Международная группа ученых наблюдала квантовую фазу свободного падения атомов рубидия. Измеренный эффект в точности совпал с предсказаниями принципа эквивалентности Эйнштейна, примененными к квантовому объекту. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Для эксперимента физики создали установку Quantum Galileo Interferometer («Квантовый интерферометр Галилея»). Облака атомов рубидия охладили почти до абсолютного нуля и поместили на атомный чип. Микроволновые импульсы переводили каждый атом в квантовую суперпозицию: волновая функция разделялась на два пути одновременно.
Одна ветвь удерживалась неподвижной относительно Земли с помощью точно управляемых магнитных полей, вторая падала свободно. После воссоединения волны интерферировали, и по рисунку интерференции ученые определяли разницу в квантовой фазе между двумя состояниями.
Исследование возглавил профессор Рон Фолман из университета Бен-Гуриона в Негеве. В число соавторов вошли нобелевский лауреат, профессор Оксфордского университета, сэр Роджер Пенроуз и профессор физики того же университета Влатко Ведрал. В работе участвовали также ученые университета Ульма, Саутгемптонского университета, Немецкого аэрокосмического центра и Техасского университета A&M.
Авторы особо подчеркивают: результат не доказывает квантовую природу гравитации и не объединяет общую теорию относительности с квантовой механикой. Эксперимент показывает лишь, что в протестированном квантовом режиме принцип эквивалентности выдерживается. По словам Фолмана, это «уникальная работа, сочетающая сложный эксперимент с далеко идущей теоретической интерпретацией» одного из фундаментальных вопросов физики — как соотносятся гравитация и квантовый мир.
Ранее Наука Mail рассказывала, как австралийские физики перевели пары атомов гелия в состояние квантовой суперпозиции — эксперимент, помогающий изучить взаимодействие квантовой механики и гравитации.