Гравитация и квантовая механика едины

Эксперимент для доказательства: Гравитация и квантовая механика едины.

Две команды

Две команды исследователей, работающих независимо друг от друга, разработали эксперимент, призванный доказать, что гравитация и квантовая механика могут быть согласованы.  Команды:  Кьяры Марлетто из Оксфордского университета и Влатко Ведрал из Национального университета Сингапура.

Гравитация это крепкий орешек, в этом нет никаких сомнений. Для сравнения, сильные, слабые и электромагнитные силы-это прогулка по парку. Ученые до сих пор не может объяснить природу гравитации, хотя, как это работает, довольно хорошо понимается. (Lab FF знает) Современная распространенная теория о гравитации восходит к общей теории относительности Эйнштейна, но не было никакого способа согласовать ее с квантовой механикой. Некоторые физики предполагают, что это может быть частица, называемая гравитоном. Но доказательство того, что такая частица существует, расстраивает, потому что она была бы настолько слабой, что было бы почти невозможно измерить ее силу. В этой новой попытке, ни команда предполагает, что их эксперимент может примирить гравитацию и квантовую механику. Вместо этого они утверждают, что если такой эксперимент будет успешным, это почти докажет, что это должно быть возможно.

Эксперимент, по сути, предполагает, пытаясь запутать две частицы, используя их гравитационное притяжение в качестве средства подтверждения квантовой гравитации. На практике он будет состоять из левитации двух крошечных бриллиантов на небольшом расстоянии друг от друга и помещения каждого из них в суперпозицию двух спиновых направлений. После этого, магнитное поле было бы приложено для того чтобы отделить компоненты закрутки. На этом этапе будет проведено испытание на гравитационное притяжение каждой из компонентов. Если это так, утверждают исследователи, это докажет, что гравитация-это Квант; если это не так, то это не так. Эксперимент придется запускать много раз, чтобы получить точную оценку. И хотя первый взгляд может предположить, что такой эксперимент может быть проведен очень скоро, на самом деле все наоборот. Исследователи предполагают, что, вероятно, пройдет десятилетие, прежде чем такой эксперимент может быть проведен из-за необходимости улучшения масштаба и чувствительности, участвующих в таком эксперименте.

Аннотация

Все существующие квантово-гравитационные предложений крайне трудно проверить на практике. Квантовые эффекты в гравитационном поле исключительно малы, в отличие от тех, что в электромагнитном поле. Основная причина заключается в том, что константа гравитационной связи примерно на 43 порядка меньше константы тонкой структуры, которая управляет взаимодействием свет-материя. Например, обнаружение гравитонов-гипотетических квантов гравитационного поля, предсказанных некоторыми предложениями квантовой гравитации, — считается практически невозможным. Здесь мы принимаем радикально другой, теоретико-квантовый подход к тестированию квантовой гравитации. Мы предлагаем наблюдать в гравитационном поле черты, похожие на Quantum, зондируя его двумя массами в суперпозиции двух местоположений. Во-первых, мы доказываем, что любая система (например, поле), посредническая запутанность между двумя квантовыми системами, должна быть квантовой. Этот аргумент является общим и не зависит от какой-либо конкретной динамики. Затем мы предлагаем эксперимент для обнаружения запутанности, порожденной между двумя массами через гравитационное взаимодействие. Согласно нашему аргументу, степень запутанности между массами является свидетелем квантования поля. Этот эксперимент не требует никакого квантового контроля над гравитацией. Это также ближе к реализации, чем обнаружение гравитонов или обнаружение квантовых гравитационных вакуумных флуктуаций.

Абстрактно

понимание гравитации в рамках квантовой механики является одной из самых больших проблем в современной физике. Однако отсутствие эмпирических данных привело к дебатам о том, является ли гравитация квантовой сущностью. Несмотря на различные предлагаемые зонды для квантовой гравитации, справедливо сказать, что нет никаких возможных идей, чтобы проверить его квантовое когерентное поведение непосредственно в лабораторном эксперименте. Здесь мы вводим идею для такого теста, основанного на принципе, что два объекта не могут быть запутаны без квантового медиатора. Показано, что, несмотря на слабость гравитации, фазовая эволюция, индуцированная гравитационным взаимодействием двух микронных тестовых масс в соседних интерферометрах материи-волны, может обнаруживать их, даже если они расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы держать силы Казимира-Польдера в страхе. Мы предоставляем рецепт для наблюдения этого запутывания, которое удостоверяет гравитацию как квантовый когерентный медиатор, через простые измерения спиновой корреляции.

Журнал: Физика

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *