Bro mellem kvantemekanik og generel relativitet er stadig mulig

Kvantemekanik og den generelle relativitetsteori udgør grundlaget for den nuværende fysiske forståelse - men de to teorier ser ikke ud til at fungere sammen. Fysiske fænomener er afhængige af bevægelsesforholdet mellem den observerede og observatøren. Visse regler gælder på tværs af typer observerede objekter og dem, der observerer, men disse regler har en tendens til at bryde sammen på kvante -niveau, hvor subatomære partikler opfører sig på mærkelige måder.

Et internationalt team af forskere udviklede en samlet ramme, der kunne redegøre for denne tilsyneladende opdeling mellem klassisk og kvantefysik, og de satte den på prøve ved hjælp af en kvantesatellit kaldet Micius. De offentliggjorde deres resultater og udelukker en version af deres teori den 19. september i Videnskab .

Micius er en del af et kinesisk forskningsprojekt kaldet Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), hvor forskere kan undersøge forholdet til kvante og klassisk fysik ved hjælp af lette eksperimenter. I dette studie, forskerne brugte satellitten til at producere og måle to sammenfiltrede partikler.

"Takket være de avancerede teknologier, som Micius har stillet til rådighed, for første gang i menneskets historie, det lykkedes os at udføre et meningsfuldt kvanteoptisk eksperiment, der testede den grundlæggende fysik mellem kvanteteori og tyngdekraft, "sagde Jian-Wei Pan, papirforfatter og direktør for CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics ved University of Science and Technology of China

Teorien Pan og teamet testede var, at partiklerne ville dekrellere fra hinanden, når de passerede gennem separate tyngdekraftområder på Jorden. De forskellige tyngdekraftstræk ville tvinge en kvanteinteraktion, der opførte sig som klassisk relativisme - partiklen med mindre tyngdekraft ville bevæge sig med mindre begrænsning end den i stærkere tyngdekraft.

Ifølge Pan, denne "hændelsesformalisme" forsøger at præsentere en sammenhængende beskrivelse af kvantefelter, som de findes i eksotisk rumtid, som indeholder lukkede tidslignende kurver, og almindelig rumtid, som opfører sig under generel relativitet. Begivenhedsformalisme standardiserede adfærd på tværs af kvante- og klassisk fysik.

"Hvis vi observerede afvigelsen, det ville betyde, at hændelsesformalisme er korrekt, og vi skal væsentligt revidere vores forståelse af samspillet mellem kvanteteori og tyngdekraftsteori, "Sagde Pan." Dog, i vores eksperiment, vi udelukkede den stærke version af hændelsesformalisme, men der er andre versioner, der skal testes. "

Forskerne så ikke partiklerne afvige fra de forventede interaktioner forudsagt af kvanteforståelsen af ​​tyngdekraften, men de planlægger at teste en version af deres teori, der giver mulighed for lidt mere fleksibilitet.

"Vi udelukkede den stærke version af hændelsesformalisme, men en modificeret model er stadig et åbent spørgsmål, "Sagde Pan.

For at teste denne version, Pan og teamet lancerer en ny satellit, der kredser 20 til 60 gange højere end Micius for at teste et større tyngdefelt.