🟠دانشمندان برای اولین بار گرانش انیشتین را در دنیای کوانتومی مشاهده کردند

🔸برای بیش از یک قرن، فیزیکدانان با دو نظریهی بنیادین اما ناسازگار مواجه بوده‌اند:

🔻از یک سو، #مکانیک_کوانتومی که رفتار عجیب ذرات زیراتمی را با قوانین احتمالاتی و موجی توضیح میدهد (مثلاً یک الکترون میتواند همزمان در چند مکان باشد)

🔻 از سوی دیگر، نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین که گرانش را نه یک نیروی معمولی، بلکه نتیجه‌ی انحنای فضا-زمان ناشی از جرم و انرژی میداند و حرکت سیارات، کهکشان‌ها و حتی سیاهچاله‌ها را با دقت خارق‌العاده‌ای پیشبینی میکند.

🔹مشکل اساسی اینجاست که این دو نظریه در قلمرویی که هر دو اهمیت دارند – مثلاً در سیاهچاله‌ها یا لحظه‌ی بیگ بَنگ – با یکدیگر در تضاد قرار میگیرند و فیزیکدانان هنوز راهی برای تلفیق آنها نیافته‌اند.

❓یکی از مهمترین پرسش‌ها این است که آیا اصلی‌ترین سنگ‌بنای #نظریه‌ی_گرانش_انیشتین، یعنی *#اصل_هم‌ارزی (Equivalence Principle) – که میگوید در حالت سقوط آزاد، گرانش به‌صورت موضعی حذف میشود* و فرد درون آسانسور در حال سقوط، بی‌وزنی را تجربه میکند – برای اجرام کوانتومی که همزمان میتوانند از چند مسیر عبور کنند نیز صادق است یا خیر؟

🔸حال، تیمی بین‌المللی به سرپرستی دانشگاه Ben-Gurion، اولم و آکسفورد، با همکاری سر راجر پنروز (فیزیکدان برنده‌ی نوبل)، برای نخستین‌بار توانسته‌اند این پرسش را به‌صورت تجربی پاسخ دهند. آنها با استفاده از ابرهایی از اتم‌های روبیدیم که تا نزدیکی صفر مطلق سرد شده بودند تا رفتار موجی آنها تشدید شود، آزمایشی ظریف روی یک تراشه‌ی اتمی – که شامل سیم‌های الکتریکی میکروسکوپی برای تولید میدان‌های مغناطیسی دقیق است – طراحی کردند.

🔹هسته‌ی فنی این آزمایش، دستگاهی به نام تداخل‌سنج کوانتومی گالیله (Quantum Galileo Interferometer بود. آنها با استفاده از پالس‌های مایکروویو، هر اتم را در حالت #برهمنهی_کوانتومی قرار دادند، یعنی هر اتم را وادار کردند که عملاً همزمان دو مسیر مجزا را طی کند (درست مانند موجی که از دو شکاف عبور میکند).

🔸سپس با اعمال میدان‌های مغناطیسی کنترل‌شده، یک شاخه از موج اتمی را دقیقاً در خلاف جهت گرانش نگه داشتند تا نسبت به زمین ساکن بماند، در حالی که شاخه‌ی دیگر با یک پالس مغناطیسی به سمت بالا پرتاب شد و سپس با تغییر حالت اتمی به گونه‌ای که از میدان مغناطیسی تأثیر نپذیرد، اجازه داده شد تا تحت گرانش، در یک مسیر بالستیک – مشابه حرکت یک توپ پس از پرتاب به هوا – سقوط آزاد کند.

🔹پس از این سقوط، آنها با یک پالس مغناطیسی دیگر، دو شاخه‌ی موج را دوباره به هم بازگردانده و باعث تداخل (Interference) آنها شدند. این تداخل به پژوهشگران اجازه داد تا اختلاف فاز کوانتومی بین دومسیر را با دقتی شگفت‌انگیز اندازه‌گیری کنند. نتیجه‌ی اندازه‌گیری دقیقاً با پیشبینی‌ای مطابقت داشت که از اعمال اصل هم‌ارزی انیشتین بر روی یک موج کوانتومی حاصل میشود.

❗️به عبارت ساده‌تر، آنها نشان دادند که حتی وقتی یک جسم کوانتومی (که همزمان در دو مسیر است) سقوط میکند، رفتار گرانشی آن دقیقاً همان چیزی است که انیشتین برای اجسام معمولی پیشبینی کرده بود.

🔸این اولین باری است که چنین آزمایشی در مقیاس کوانتومی انجام میشود و اهمیت آن فراتر از یک تأیید ساده است: این نتیجه نشان میدهد که اصل هم‌ارزی، که قلب نظریه‌ی گرانش است، در قلمرو کوانتوم نیز نقض نمیشود و بنابراین هر نظریه‌ی آینده برای تلفیق گرانش و مکانیک کوانتوم باید این سازگاری را بازتولید کند.

🔹اگرچه این کشف هنوز به معنای حل کامل معمای گرانش کوانتومی نیست، اما یک گام تجربی حیاتی است که به فیزیکدانان میگوید در مسیر درست جستوجو میکنند و مرز میان دو ستون بزرگ فیزیک مدرن را برای نخستین‌بار با دقت آزمایشگاهی روشن ساخته است.

📎لینک خبر
‼️لینک مقاله در Science Advances

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار