Революція у фізиці: теорія гравітації Альберта Ейнштейна вперше виявила свої прояви в квантовій сфері.

Фізики зробили ще один важливий крок у напрямку розробки універсальної теорії, здатної охопити всі аспекти Всесвіту на різних рівнях масштабування.

Вчені вперше виявили, що теорія гравітації Альберта Ейнштейна діє й у квантовому світі. Це сталося під час спостережень за падаючими атомами. Це відкриття є важливим кроком на шляху до створення теорії всього або теорії квантової гравітації. Результати дослідження опубліковано в журналі Science Advances, пише Space.

Теорія гравітації, відома також як загальна теорія відносності Альберта Ейнштейна, пропонує пояснення структури Всесвіту на рівні планет, зірок і галактик. У той же час, квантова механіка вивчає фізичні явища на субатомному рівні. Хоча ці дві основні теорії фізики наразі не можуть бути об'єднані, і досі не існує загальноприйнятої теорії квантової гравітації, вчені, що займаються цими дослідженнями, вважають, що вони зробили суттєвий крок до створення єдиної теорії, яка зможе описати всі аспекти Всесвіту на різних масштабах одночасно.

Фізики вирішили з'ясувати, як змінюються квантові властивості атомів під час їхнього падіння під дією гравітації. В основі експерименту лежить важливий елемент загальної теорії відносності Ейнштейна, відомий як принцип еквівалентності. Він стверджує, що для спостерігача, який перебуває у стані вільного падіння, гравітація повинна зникати.

Уявіть, що ви опинилися в ліфті, не маючи жодного уявлення про те, що відбувається зовні. Ви вирішуєте кинути м'яч, і він падає на підлогу ліфта. Але ви не знаєте, чи знаходитесь ви на першому поверсі, чи ліфт піднімається вгору з прискоренням, яке дорівнює силі тяжіння на Землі (9,8 м/с²). Вам важко відрізнити дію гравітації від прискорення. Це і є суть принципу еквівалентності.

Щоб перевірити принцип еквівалентності на квантовому рівні, фізики розділили квантову хвилю, пов'язану з атомом, що падає, на два потоки. Один із них утримувався на місці, тоді як іншому дозволяли вільно падати. Потім вчені знову об'єднали ці хвилі, щоб зафіксувати зміни, спричинені гравітацією.

В експерименті застосували атоми рубідію, які були охолоджені до температури, близької до абсолютного нуля, що становить трохи більше ніж -273,15 градусів Цельсія. Цей підхід дозволив фізикам вперше зафіксувати вплив гравітаційного поля на фазу квантової хвилі атома.

Хоча цей експеримент ілюструє принцип еквівалентності в контексті квантового світу, він не може служити підтвердженням існування квантової гравітації. Проте дослідники вважають, що це є значним кроком у напрямку розробки теорії квантової гравітації.