Ученые приступают к проведению принципиально нового эксперимента, призванного разгадать одну из самых глубоких тайн Вселенной: является ли гравитация квантовой. Этот эксперимент может произвести революцию в нашем понимании черных дыр, Большого взрыва и фундаментальных механизмов работы Вселенной.

Поиск путей объединения общей теории относительности и квантовой механики уже давно является сложной задачей в области физики. В то время как общая теория относительности объясняет гравитацию в больших масштабах, квантовая механика описывает поведение атомов и молекул. Объединение этих двух теорий имеет решающее значение для всестороннего понимания Вселенной.

Чтобы исследовать квантовую природу гравитации, ученые из университетов Уорика, Калифорнийского университета, Йельского, Северо-Западного и Гронингенского университетов объединили свои усилия в глобальный консорциум. Их инновационный эксперимент включает в себя левитацию микроалмазов в вакууме и помещение их в квантовую суперпозицию, где они существуют в двух местах одновременно.

Профессор Гэвин Морли, главный исследователь из Уорикского университета, сравнивает каждый бриллиант с котом Шредингера — знаменитым мысленным экспериментом, в котором ставится вопрос о возможности существования повседневных объектов в квантовой суперпозиции. Раздвигая границы этой концепции, исследователи стремятся проверить квантовую природу гравитации.

Если гравитация действительно квантовая, она должна быть способна спутать два бриллианта. Запутанность — это уникальное для квантовой механики явление, когда два объекта оказываются неразрывно связанными друг с другом таким образом, который невозможен в нашей повседневной жизни. Профессор Морли объясняет, что если бы две монеты были запутаны, то при подбрасывании они всегда приземлялись бы одинаково, независимо от начального положения.

Этот эксперимент обладает огромным потенциалом для того, чтобы пролить свет на тайны гравитации и ее квантовых свойств. Он может дать представление о черных дырах — гравитационных силах, которые не поддаются нашему нынешнему пониманию. Кроме того, понимание квантовой природы гравитации может помочь разгадать тайны Большого взрыва и фундаментальных законов, управляющих Вселенной.

Некоторые из сложностей и перспектив проекта MAST-QG включают:

1. Устранение взаимодействий между наночастицами: Одной из главных задач является устранение всех взаимодействий между наночастицами, кроме гравитации. Это сложно, поскольку гравитация — очень слабая сила по сравнению с другими взаимодействиями. Преодоление этой проблемы имеет решающее значение для успеха эксперимента.

2. Проверка квантовой природы гравитации: Цель проекта — разработать эксперимент, который позволит проверить квантовую природу гравитации. Это важная проблема в физике, поскольку она позволит получить ценную информацию о том, как можно объединить квантовую механику и общую относительность.

3. Низкоэнергетический режим на Земле: В отличие от других теорий квантовой гравитации, которые фокусируются на высокоэнергетических явлениях, таких как черные дыры и Большой взрыв, этот проект сосредоточен на низкоэнергетическом режиме на Земле. Это дает уникальную возможность проверить квантовую природу гравитации в другом контексте.

4. Верификация квантовых теорий гравитации: Эксперимент может послужить проверкой общих предсказаний любой квантовой теории гравитации при низких энергиях. Это стало бы значительным шагом к пониманию квантовой природы гравитации.

5. Проверка других аспектов фундаментальной физики: Помимо понимания квантовой природы гравитации, эксперимент может позволить проверить и другие аспекты фундаментальной физики, например, экзотические отклонения от ньютоновской гравитации на малых расстояниях.

6. Технические проблемы: Проект признает, что перед ним стоит несколько технических задач, чтобы сделать эти испытания квантовых аспектов гравитации реальностью. Их преодоление необходимо для успеха эксперимента.

В целом, проект MAST-QG представляет собой важный шаг к пониманию квантовой природы гравитации и может иметь значительные последствия для нашего понимания фундаментальной физики.