Ten eksperyment odpowie na jedno z najgłębszych pytań dotyczących wszechświata

O istnieniu i skutkach grawitacji mogliśmy się niejednokrotnie przekonać, czy to wracając z poobijanymi kolanami jako dzieci, czy upuszczając sobie niezbyt lekki przedmiot na stopę. Ale ogólna teoria względności, która wyjaśnia grawitację w dużej skali to tylko jeden z dwóch podstawowych opisów natury. Ten drugi jest nieco bardziej skomplikowany. Chodzi oczywiście o mechanikę kwantową, która wydaje się działać wbrew naszej codziennej logice. Choć niektórzy pewnie marzą o przeniesieniu niektórych praw do makroświata (np. uczniowie byliby niezwykle zadowoleni, gdyby podczas sprawdzianu z fizyki na ich stolikach nagle zmaterializowała się karta z odpowiedziami), to jest to mało prawdopodobne.

Mechanika kwantowa wyjaśnia zachowanie atomów i cząsteczek, których nie jesteśmy w stanie dostrzec gołymi oczami. Prawdopodobnie najważniejszym nierozwiązanym problemem w fizyce podstawowej jest właściwy sposób połączenia tych dwóch teorii - ustalenie, czy grawitacja działa na poziomie kwantowym. Fizycy teoretyczni zaproponowali wiele możliwych rozwiązań, ale konieczne są jeszcze eksperymenty, które pozwolą w pełni zrozumieć zachowanie grawitacji. 

Zadania podjął się międzynarodowy zespół naukowców z uniwersytetów: Warwick (Anglia), UCL (Anglia), Yale (USA), Northwestern (USA) i Groningen (Holandia). Chcą, aby dwa diamenty lewitowały w próżni, każdy umieszczony w kwantowej superpozycji polegającej na przebywaniu w dwóch miejscach jednocześnie. To sprzeczne z intuicją zachowanie jest podstawową cechą mechaniki kwantowej. Każdy z nich możemy porównać do słynnego Kota Schrödingera.

Jeśli grawitacja jest kwantowa, "spląta" diamenty - intrygujące zjawisko, które silnie łączy dwa obiekty w sposób niemożliwy w życiu codziennym.

- Atomy i cząsteczki zostały pomyślnie wprowadzone w taki stan superpozycji, ale chcemy to zrobić w przypadku znacznie większych obiektów. Nasze diamenty składają się z miliarda atomów lub więcej. Aby przetestować kwantową naturę grawitacji, szukalibyśmy interakcji między dwoma takimi diamentami pod wpływem grawitacji. Jeśli grawitacja jest kwantowa, byłaby w stanie splątać dwa diamenty. Splątanie to wyjątkowy efekt kwantowy, w którym dwie rzeczy są ze sobą powiązane silniej, niż jest to możliwe w naszym codziennym życiu. Na przykład, jeśli można splątać dwie monety, może się okazać, że za każdym razem, gdy je rzucisz, obie wylądują w tej samej pozycji - opisują naukowcy.

Choć już sam pomysł eksperymentu może wydawać się ekstremalny, to fizycy będą musieli zmierzyć się z dodatkowymi wyzwaniami, jak np. konieczność wyeliminowania wszelkich, innych niż grawitacji, interakcji pomiędzy cząsteczkami. To bardzo trudne zadane, grawitacja w stosunku do innych sił jest niezwykle słaba, na co zwraca uwagę dr David Moore z Uniwersytetu Yale.

- Trudno przecenić, jak istotne dla fizyków byłoby przeprowadzenie eksperymentów, które mogłyby zbadać właściwy sposób łączenia mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności - skomentował prof. Sougato Bose z UCL.

Przeprowadzane badania pomogą lepiej zrozumieć czarne dziury, Wielki Wybuch oraz cały Wszechświat.

Przeczytaj także: Antygrawitacja nie istnieje. Punkt dla Einsteina