Предложен е метод за експериментално изследване на квантовата гравитация

Днес, най-добрите лазери са достигнали ниво, което им позволява да ги използват в такива сложни експерименти. (Image на Jonas Schmцle / VCQ / University of Vienna)

Общата теория на относителността (ОТО) и квантовата механика, вероятно, трябва да отговарят на величините, които са близо до Планк: при изключително високи енергии и малки разстояния. Въпреки това, настоящите възможности на експерименталната наука е много далеч от тези енергии и разстояния. Ето защо наскоро Австро-британски изследователски екип, представляващ  Виенският университет и Кралският колеж на Лондон, предложил нов тип квантов експеримент, при който чрез огледалото на масата на Планк, може да проверят някои положения, предсказани в рамките на теоретични разработки на квантовата гравитация. Доклад за проучването е публикуван в списание Nature Physics.

Търсенето на теория обединяваща квантовата механика с общата теория на относителността е едно от най-големите предизвикателства пред съвременната физика. Първият описва процесите на нивото на частиците и атомите, а втората - на нивото на големи маси. Предполага се, че има точка, където други сили (гравитацията и квантовата механика) съвместно влияят на частиците. Това се случва, при достигане на масата на Планк, а разстоянието до последната е от 1,6 Ч 10-35 m За по-голяма яснота можем да кажем, че за да се разтегне разстоянието до един метър, тогава атома се увеличава със същия коефициент, и ще бъде с размера на видимата Вселена.

Планковата енергия, от своя страна, е толкова голяма, че дори Large Hadron Collider (Големият адронен колайдер) може да ни предостави само една малка част от това, което е в смисъл на енергия, необходима за такива експерименти. А за да придаде такава енергия на частиците със съществуващите технологии, ускорителят, трябва да е с размер на една цяла планета. Всички тези пречки са накарали физиците да мислят, че експериментите в тази област са невъзможни. Но, очевидно, това не е така.

В квантовата механика, не може едновременно да се знае местоположението и скоростта на частицата (Принципът на неопределенността Хейзенберг). Те могат само да се измерват последователно: първо едната, после другата. Но в този случай измерения показател ще варира. И ако първо се измери скоростта, а след това се определи местоположението, ще получите един експериментална резултат, а ако направите същото нещо, но в обратен ред - съвсем друг. Според много теоретични разработки за квантовата гравитация, тези разлики варират в зависимост от масата на системата.

Австрийско-британският екип от физици е показал, въпреки че тези вариации на експерименталните резултати ще бъдат малки, въз основа на тях, все пак може да се направят информационни изводи за квантовата гравитация - ако в опита бъдат задействани масивни квантовите системи. Какво е особено интересно за този вид експерименти, които не изискват мащабно оборудване.

Системата на движещите се огледала ще помогне на наблюдателите да открият разликата в показанията на четири последователни измервания на положението и скоростта на частиците. (Снимка на Igor Pikovski, Michael R. Vanner, Markus Aspelmeyer, M. S. Kim & Časlav Brukner.)

Изследователите предполагат, че с помощта на лазерен лъч и системата на движещите се огледала (виж илюстрацията), ще могат да установят разликата между  точката на измерване на местоположението на частиците, след фиксация на тяхната скорост и на резултатите от измерване на скоростта след предварително определяне на местоположението. Разбира се, трябва да се използват много точни атомни часовници, за да измерват времето на импулсите. Въпреки това, предложеният експеримент е единствения достъпен за сегашното ниво на технологиите, който може да даде някаква информация в тази област, досега недостъпни за опити, пише «Компьюлента».

"Всяко отклонение от очакваните резултати в рамките на квантовата механика, ще бъдат вълнуващи, но дори ако те не се докажат, все ще помогнат в търсенето на нови възможни теории, обясняващи такъв резултат" - отбелязва, представляващия австрийската страна, Игор Пиковски. В действителност, това е първото предложение за експеримент от този вид, който позволява по някакъв начин да се получат експериментални данни от областта на квантовата гравитация. Освен това, той не изисква скъпи ускорители или редки астрономически явления.

Самото понятие квантова гравитация е ново за мен. Явно съм изостанал много. Но е добре, че хората експериментират.

съм малко скептичен по отношение на тяхната валидност като нещо , от което може да се вадят фундаментални заключения . Но е добре , че хората все пак се опитват да направят нещо.
Радерс , квантова гравитация наричат мечтаната от учените обща теория , обединяваща в едно ОТО и квантовата механика . Такава , разбира се , все още няма :-))