研究:可以顯示重力“量子性”的實(shí)驗(yàn)是可以實(shí)現(xiàn)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(rèn)為引力是一種看不見的力量,可以表現(xiàn)出與物質(zhì)最微小的部分相同的量子特性,這是物理學(xué)中最瘋狂的想法之一,而且很難測試。
現(xiàn)在,來自荷蘭和德國的一組物理學(xué)家聲稱,他們已經(jīng)設(shè)計(jì)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(shè)想.
四人中的三人自然的基本力量可以用量子力學(xué)來描述,但是還不是重力– 最弱的。弄清楚引力本質(zhì)上是經(jīng)典的還是量子的,可以幫助調(diào)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(xué)與我們世界最微小的部分有關(guān)我們看到的地方量子效應(yīng)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,整個星系和可能是整個宇宙– 可以用定律來描述量子力學(xué),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(jīng)典方面犯錯——這就是我們認(rèn)識它們的方式。
然而,如果具有更強(qiáng)引力場的較重質(zhì)量可以表現(xiàn)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?yàn)榱孔?a data-linkid="73016" data-postid="126854">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(diǎn)使我們處于無法研究其最終性質(zhì)的痛苦境地,”阿姆斯特丹大學(xué)數(shù)學(xué)物理學(xué)家Ludovico Lami及其同事寫在他們的論文中.
在之前的實(shí)驗(yàn)中尋找量子糾纏在質(zhì)量和它們的引力場之間,最重的物體物理學(xué)家觀察到,滑入糾纏狀態(tài)比最小質(zhì)量已檢測到引力場??茖W(xué)家們認(rèn)為,這仍然太小,無法產(chǎn)生“可觀的引力場”說.
為了打破這一僵局,拉米及其同事提出了一系列實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)可以揭示引力的“量子性”,而不會產(chǎn)生或不需要檢測到任何糾纏。
這些實(shí)驗(yàn)將涉及兩個扭轉(zhuǎn)擺,類似于英國科學(xué)家亨利·卡文迪許(Henry Cavendish)曾經(jīng)使用的扭擺首先測量重力強(qiáng)度1797 年,隨著一些盾牌、鏡子和激光.
這些實(shí)驗(yàn)?zāi)壳叭匀煌耆抢碚撋系?,但這并沒有阻止拉米及其同事計(jì)算某些實(shí)驗(yàn)信號的量子度上限,如果引力是經(jīng)典的,就不應(yīng)該能夠克服。
“我們已經(jīng)仔細(xì)分析了在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中實(shí)施我們的建議所需的實(shí)驗(yàn)要求,”拉米說解釋,“并發(fā)現(xiàn),盡管仍然需要一定程度的技術(shù)進(jìn)步,但這樣的實(shí)驗(yàn)可能很快就會實(shí)現(xiàn)。
然而,研究人員在他們的計(jì)算中做了一些假設(shè)這是激烈爭論的。還有進(jìn)一步的建議其他桌面實(shí)驗(yàn)可以探測量子引力。
該研究發(fā)表在物理評論 X.
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