Физикам впервые удалось зарегистрировать квантовый сдвиг, возникающий у объекта во время свободного падения в гравитационном поле Земли. Эффект, следующий из теории относительности Альберта Эйнштейна, был предсказан почти сто лет назад. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Science Advances.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
Исследование провела группа под руководством Рона Фольмана из Университета Бен-Гуриона в Негеве. Для эксперимента ученые охладили около 20 тыс. атомов рубидия до состояния конденсата Бозе — Эйнштейна. Затем с помощью радио- и микроволновых импульсов атомы перевели в два разных магнитных состояния, создав квантовую суперпозицию.
В результате один и тот же атом одновременно находился на двух траекториях. Одна часть его состояния двигалась под воздействием земного притяжения и свободно падала. Вторую исследователи удерживали при помощи магнитного поля, которое компенсировало действие гравитации. Расстояние между двумя частями состояния одного атома достигало примерно 7,5 микрометра.
После последующего объединения состояний физики зафиксировали небольшую разницу фаз. Всего специалисты провели 633 запуска эксперимента, которые заняли 5,3 часа. За это время удалось зарегистрировать 13 полных колебаний фазы. Полученное изменение совпало с теоретическими расчетами с точностью около 2,5%.
Эксперимент позволил проверить принцип эквивалентности Эйнштейна применительно к квантовым объектам. Согласно этому принципу, в локальных условиях невозможно отличить ускорение от воздействия гравитации. Для обычных массивных тел его справедливость ранее уже проверялась с высокой точностью, теперь соответствующий эффект удалось зарегистрировать и в квантовой системе.
На достигнутом в ходе опыта уровне точности исследователи не обнаружили противоречий между квантовой физикой и гравитацией. В дальнейшем ученые планируют проводить проверки принципа эквивалентности в более сложных условиях. В частности, речь идет об экспериментах с вращающимися системами.
Еще одним направлением дальнейшей работы может стать использование более тяжелых объектов. В качестве одного из возможных вариантов рассматриваются нанодайманды. Такие эксперименты должны продолжить проверку принципа эквивалентности в квантовых системах.
Читайте также:
- Сентябрь все изменит: что ждет россиян уже с 1 числа
- В платежках за ЖКХ появятся новые начисления: что уже изменилось для россиян
- Пенсии в России резко вырастут с августа: кто получит прибавку уже летом
