研究:可以顯示重力“量子性”的實驗是可以實現的

重力滲透到我們世界的每一個角落,將我們拉到地球上,并將太陽系、星系和宇宙串在一起,我們的星球在其中滑行。

然而,認為引力是一種看不見的力量,可以表現出與物質最微小的部分相同的量子特性,這是物理學中最瘋狂的想法之一,而且很難測試。

現在,來自荷蘭和德國的一組物理學家聲稱,他們已經設計了可以揭示引力是否從根本上說,是一種量子力,其屬性以盡可能小的尺度塑造,或古典一、幾何樣愛因斯坦設想.

四人中的三人自然的基本力量可以用量子力學來描述,但是還不是重力– 最弱的。弄清楚引力本質上是經典的還是量子的,可以幫助調和這些明顯的差異,也可能幫助解決一些目前未解的引力之謎。

通常,量子力學與我們世界最微小的部分有關我們看到的地方量子效應最明顯:在亞原子粒子之間,如電子,稱為光子的光包,全原子,甚至分子.

然而,從理論上講,所有對象——從行星到太陽系,整個星系可能是整個宇宙– 可以用定律來描述量子力學,在它們被觀察到之前作為可能性的光譜存在。

然而,隨著物體體積的膨脹,引力的積累,它們往往會失去它們的量子特征,并在經典方面犯錯——這就是我們認識它們的方式。

然而,如果具有更強引力場的較重質量可以表現為量子粒子,同時以多種狀態(tài)存在并糾纏在一起,那么它將非常難以探測。那是因為量子糾纏到目前為止,它一直是“量子性”的首選測試,它非常脆弱,即使在亞原子水平上也會受到最輕微的干擾而坍塌。

“與所有其他力相比,引力相互作用的極端弱點使我們處于無法研究其最終性質的痛苦境地,”阿姆斯特丹大學數學物理學家Ludovico Lami及其同事寫在他們的論文中.

在之前的實驗中尋找量子糾纏在質量和它們的引力場之間,最重的物體物理學家觀察到,滑入糾纏狀態(tài)比最小質量已檢測到引力場??茖W家們認為,這仍然太小,無法產生“可觀的引力場”.

為了打破這一僵局,拉米及其同事提出了一系列實驗,這些實驗可以揭示引力的“量子性”,而不會產生或不需要檢測到任何糾纏。

這些實驗將涉及兩個扭轉擺,類似于英國科學家亨利·卡文迪許(Henry Cavendish)曾經使用的扭擺首先測量重力強度1797 年,隨著一些盾牌、鏡子和激光.

這些實驗目前仍然完全是理論上的,但這并沒有阻止拉米及其同事計算某些實驗信號的量子度上限,如果引力是經典的,就不應該能夠克服。

“我們已經仔細分析了在實際實驗中實施我們的建議所需的實驗要求,”拉米說解釋,“并發(fā)現,盡管仍然需要一定程度的技術進步,但這樣的實驗可能很快就會實現。

然而,研究人員在他們的計算中做了一些假設這是激烈爭論的。還有進一步的建議其他桌面實驗可以探測量子引力。

該研究發(fā)表在物理評論 X.

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