Вчені запропонували новий експеримент, який допоможе підтвердити, що гравітація має квантову природу. Це може стати важливим кроком до створення теорії, що об’єднує квантову механіку і загальну теорію відносності.
Фізики припустили, що гравітація може бути квантовим полем, а не просто фундаментальною силою, і зробили крок до підтвердження цієї теорії.
У пошуках теорії квантової гравітації
Гравітація – єдина сила, яка не вписується у квантову модель фізики. Учені намагаються створити теорію квантової гравітації, яка змогла б пояснити всі фізичні процеси у Всесвіті. Наразі гравітацію найкраще описує загальна теорія відносності Ейнштейна, але вона не узгоджується з квантовою механікою, що пояснює всі інші взаємодії. Дослідники вважають, що теорія Великого об’єднання допоможе зв’язати класичну і квантову фізику, створивши єдиний опис усіх відомих явищ.
Квантову гравітацію називають “неможливою” через складність інтеграції принципів квантової механіки та загальної теорії відносності. Квантова механіка працює на рівні частинок, а гравітація – на космічних масштабах. Ці теорії використовують різні математичні структури, що призводить до труднощів при спробі їх об’єднати. Крім того, квантова гравітація передбачає ефекти, які не спостерігаються в природі.
Експеримент із суперпозицією
У новій роботі фізики запропонували експеримент, який допоможе підтвердити квантову природу гравітації. Вони планують створити нанокристал і помістити його в стан суперпозиції, коли об’єкт існує одночасно в декількох станах. Якщо гравітація справді квантова, то цей стан має змінитися за наявності гравітаційної взаємодії.
Як перевірити квантову гравітацію
Учені пропонують провести два експерименти. Спочатку вони виміряють кристал у стані суперпозиції, а потім розташують поруч другий кристал, який створить слабкий гравітаційний вплив. Якщо перший кристал змінить свій стан, це вкаже на квантову взаємодію, оскільки такий ефект можливий тільки за наявності квантових явищ.
Висновки дослідження
Фізики вважають, що якщо їхній експеримент покаже зміну стану кристала, це стане першим свідченням квантової природи гравітації. Хоча це не дасть остаточного підтвердження теорії квантової гравітації, подібні результати наблизять учених до створення єдиної теорії, яка змінить наше розуміння Всесвіту.
Результати дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.