Современная наука живет с двумя столпами — квантовой механикой и общей теорией относительности Эйнштейна. Первая описывает мир частиц как набор вероятностей, вторая — гравитацию как искривление пространства-времени. Проблема в том, что эти теории не дружат между собой. Попытки объединить их — от струнной теории до петлевой квантовой гравитации — пока не принесли экспериментальных доказательств, сообщает издание Nature.
За последние десять лет физики приблизились к тому, чтобы проверить гравитацию «вживую». Один из главных способов — использовать явление квантовой запутанности, когда два объекта ведут себя согласованно, как будто между ними есть невидимая связь. Если удастся сделать так, чтобы два маленьких объекта «запутались» только под действием гравитации, это будет прямое доказательство того, что она квантовая.
Например, физик Маркус Аспельмайер из Вены предлагает эксперимент: взять крошечную частицу, поместить ее в особое состояние суперпозиции, когда она одновременно находится в двух местах, и проверить, запутается ли с ней другая частица, на которую действует только гравитация.
Проблема в том, что чем больше объект, тем труднее удержать его в квантовом состоянии. Пока удалось сделать это только с молекулами и небольшими стеклянными сферами, подвешенными лазером. Для эксперимента понадобятся объекты массой в десятки микрограммов, и пока техника до этого не дотягивает.
Другая группа ученых хочет проделать подобный трюк с микроскопическими алмазами. Еще один подход — использовать мощные лазерные установки вроде мини-версии детектора гравитационных волн LIGO, чтобы искать «рябь» в пространстве-времени, которую предсказывают некоторые квантовые теории.
Есть и те, кто считает, что гравитация может оставаться классической, но вести себя с элементами случайности. Такие модели тоже можно проверить, например, фиксируя крошечные случайные движения свободно падающих объектов.
Ранее Наука Mail писала о других впечатляющих проектах на стыке квантовой физики и передовых технологий: как ученые победили шум измерений.
