Физики измерили влияние свободного падения на квантовую волну атома
В опыте с охлаждёнными атомами рубидия исследователи сравнили квантовую волну, удерживаемую на месте, и волну атомов в свободном падении. Авторы считают результат шагом к проверке принципа эквивалентности в квантовом масштабе.
Группа исследователей провела эксперимент, в котором измерила, как свободное падение под действием гравитации меняет фазу квантовой волны атомов. По данным Space.com, это первое такое измерение воздействия гравитации и свободного падения на фазу квантовой волны.
Для опыта использовали облако атомов рубидия, охлаждённое почти до абсолютного нуля. Атомы разместили рядом со специально разработанным атомным чипом и с помощью микроволновых импульсов перевели в состояние квантовой суперпозиции. Это позволило каждому атому одновременно двигаться по двум траекториям.
На одной траектории магнитные поля компенсировали земное притяжение и удерживали атомы. На другой их сначала подталкивали вверх магнитными импульсами, затем импульсы отключали, после чего атомы свободно падали под действием гравитации. После объединения двух волн учёные по интерференции измерили изменения, возникшие в волне свободно падающих атомов.
Эксперимент построен вокруг принципа эквивалентности из общей теории относительности Эйнштейна: наблюдатель в свободном падении не должен ощущать действие гравитации. Авторы проверяли, как это положение проявляется для квантового объекта, поведение которого описывается волновой функцией.
Руководитель работы Рон Фольман из Университета Бен-Гуриона в Негеве назвал исследование сочетанием сложного эксперимента и теоретической интерпретации, связанной с попытками объединить общую теорию относительности и квантовую теорию. Сам опыт не представляет готовой теории квантовой гравитации, но, по оценке команды, даёт дополнительные ориентиры для её поиска.