Прорыв в физике: теория гравитации Эйнштейна впервые проявила себя в квантовом мире

Ученые впервые обнаружили что, теория гравитации Альберта Эйнштейна действует и в квантовом мире. Это произошло во время наблюдений за падающими атомами. Это открытие является важным шагом на пути к созданию теории всего или теории квантовой гравитации. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances, пишет Space.

Теория гравитации или общая теория относительности Эйнштейна описывает Вселенную в масштабах планет, звезд и галактик. Квантовая механика описывает физические явления, которые происходят на субатомном уровне. Эти две важнейшие теории физики не работают вместе, то есть теории квантовой гравитации пока не существует. Но авторы исследования считают, что они стали на шаг ближе к созданию теории всего, которая описывает всю Вселенную в разных масштабах одновременно.

Физики решили выяснить, как меняются квантовые свойства атомов при их падении под действием гравитации. В основе эксперимента лежит важный элемент общей теории относительности Эйнштейна, известный как принцип эквивалентности. Он гласит, что для наблюдателя, который находится в состоянии свободного падения, гравитация должна исчезать.

Представьте, что вы находитесь в лифте и не знаете, что происходит снаружи. При это вы бросаете мяч, который падает на пол лифта. Но вы не знаете, стоите ли вы на первом этаже, или же лифт движется вверх с ускорением, равным напряженности гравитационного поля Земли (9,8 м/с²). Вы не можете отличить гравитацию от ускорения. В этом и заключается суть принципа эквивалентности.

Чтобы проверить принцип эквивалентности на квантовом уровне, физики разделили квантовую волну, связанную с атомом, который падает, на два потока. Один из них удерживался на месте, тогда как другому позволяли свободно падать. Затем ученые вновь объединила эти волны, чтобы зафиксировать изменения, внесенные гравитацией.

В эксперименте использовали атомы рубидия, охлажденные почти до абсолютного нуля, то есть чуть выше чем минус 273,15 градуса Цельсия. Таким образом физики впервые измерили влияние гравитации на фазу квантовой волны атома.

Хотя этот эксперимент демонстрирует принцип эквивалентности в квантовом масштабе, он не является доказательством существования квантовой гравитации. Но ученые считают, что это важный шаг на пути к созданию теории квантовой гравитации.

Другие новости науки

• Эксперимент на космической станции подтверждает ключевой момент теории относительности Эйнштейна.
• Люди на Марсе смогут жить в домах из дрожжей и желе: что придумали ученые.