Начинается великая проверка: смогут ли квантовые законы выжить рядом с гравитацией?

Физики из Европы и США предложили революционный экспериментальный подход, способный впервые проверить, сохраняется ли квантовая механика в условиях искривленного пространства-времени — среды, описываемой общей теорией относительности Эйнштейна.

Исследование, координируемое учеными из Технологического института Стивенса (SIT, США), может стать первым шагом к объединению двух величайших физических теорий современности: квантовой механики и гравитации.

В основе метода лежит использование квантовых сетей, объединяющих несколько сверхточных атомных часов. Эти часы синхронизируются по квантовому принципу и размещаются в различных гравитационных потенциалах, что позволяет исследовать поведение квантовых состояний на фоне варьирующегося искривления пространства и замедления времени.

"Мы предполагаем, что квантовая механика должна работать в любой точке Вселенной, — поясняет доцент SIT Игорь Пиковский. — Однако пока это лишь гипотеза. Гравитация может вносить фундаментальные коррективы в квантовые процессы, и наш эксперимент позволит впервые это проверить".

На протяжении десятилетий ученые убеждались, что как квантовая механика, управляющая поведением микрочастиц, так и теория относительности, описывающая гравитацию и движение в искривленном пространстве, работают безукоризненно — но по отдельности. Однако объединить их в единую теорию пока никому не удалось: они конфликтуют в своих основных принципах.

Одной из причин является разница в масштабах: квантовые эффекты становятся заметными на нанометровом уровне, тогда как гравитационные искривления пространства — на космических. Новый эксперимент обходит это препятствие за счет использования квантово связанных атомных часов, чувствительных как к микроскопическим, так и к гравитационным изменениям.

Первые испытания метода могут быть проведены уже в ближайшие годы. Если гипотеза подтвердится, это откроет путь к новой физике — возможно, к единой квантово-гравитационной теории, способной объяснить поведение материи в черных дырах и в первые моменты после Большого взрыва.

Эксперимент обещает стать историческим шагом на пути к пониманию устройства Вселенной в самых фундаментальных аспектах.