Частиците могат да „усещат“ ефектите на гравитационните полета дори когато няма гравитация

В квантовата механика заредените частици, като електроните, могат да бъдат чувствителни към ефектите на електромагнитните полета дори когато са поставени в регион, в който и електрическите, и магнитните полета са нулеви. Това е т.нар. ефект на Ахаронов-Бом. Ново изследване установява, че подобно нещо се случва и при гравитацията.

Откритията, публикувани в научното издание Science, са изцяло присъщи за сферата на квантовата механика. В класическата физика траекторията на една частица може да бъде установена, като се измерят взаимодействията ѝ с местните силови полета. Ако стойността на полето е нула, върху частицата не се оказва въздействие.

При квантовата механика нещата не стоят по този начин. Частица в пространствена суперпозиция ще почувства потенциалната енергийна разлика в полето дори когато въпросното поле е с нулева стойност по траектория ѝ. Това е доказано още през 1960 г. при индуцирани магнитни полета и изследователите вярват, че същото трябва да важи и при гравитацията.

Гравитацията не се спогажда добре с квантовата механика. Нашата водеща теория на гравитацията – Общата теория на относителността – често влиза в противоречие със света на квантовата механика. В случая обаче двете сфери са  в съгласие. Този ефект е еквивалентен на времевото забавяне, породено от гравитационното поле.

Времевото забавяне вследствие на гравитацията е от съществено значение – то постоянно се прилага при корекцията на GPS часовници например. Измерването му на квантово ниво обаче въобще не е лесна работа.

Екипът изпраща рубидиеви атоми във вътрешността на вакуумна тръба. В близост до най-високия ѝ край откриваме пръстеновидна маса, тежаща около килограм, изградена от волфрам. С помощта на лазерни импулси учените разделят, пренасочват и рекомбинират пакетите от атомни вълни, тъй като в квантовата механика частиците са вълни, а вълните са частици.

Лазерът разпръсква тези вълни по такъв начин, че част от тях да се задържат при по-високите места, а други – при по-ниските. Наличието на пръстеновидната маса обаче изкривява пространство-времето (досущ като всеки един обект с маса според Общата теория на относителността). Ние не можем да го усетим, но атомите – да.

Източник: Obekti.bg