خلاصه خبر:
محققان دانشگاه آمستردام و اولم آزمایشی را برای کشف ماهیت کوانتومی گرانش پیشنهاد کدند. تلاش‌های قبلی برای درک رابطه بین گرانش و مکانیک کوانتومی به درهم‌تنیدگی اجسام عظیم متکی بود که چالش‌های مهمی را به همراه داشت. آزمایش جدید با استفاده از سیستمی از نوسانگرهای هارمونیک عظیم، مانند آونگ پیچشی، برای بررسی کوانتومی گرانش، رویکرد متفاوتی دارد. محققان مرزهایی را بر روی سیگنال های تجربی ایجاد می کنند که گرانش محلی کلاسیک نباید قادر به غلبه بر آنها باشد. نکته مهم این است که پیشنهاد آنها نیازی به ایجاد درهم تنیدگی ندارد و اجرای آن را امکان پذیرتر می کند. هدف محققان با تجزیه و تحلیل نتایج در چارچوب "نابرابری LOCC"، آشکار کردن غیر کلاسیک بودن دینامیک گرانشی و ارائه بینشی در مورد ماهیت اساسی گرانش است.
توضیحات تکمیلی:
محققان دانشگاه آمستردام و اولم آزمایشی پیشگامانه ارائه کرده اند که می تواند ماهیت اسرارآمیز گرانش و رابطه آن با مکانیک کوانتومی را روشن کند. سوال اصلی که آنها قصد پاسخ دادن به آن را دارند این است که آیا نیروی گرانشی اساساً توسط اثرات کوانتومی کنترل می شود یا اینکه می توان آن را به صورت کلاسیک توصیف کرد. پیشنهادات تجربی قبلی بر درهم‌تنیدگی توده‌های ماکروسکوپی متمرکز بود، اما چالش‌های حفظ رفتار کوانتومی در اجسام سنگین مانع از پیشرفت شده است.
آزمایش جدید ارائه شده توسط محققان یک رویکرد جایگزین ارائه می دهد. آنها به جای تکیه بر درهم تنیدگی، استفاده از سیستمی از نوسانگرهای هارمونیک عظیم، شبیه به آونگ پیچشی (torsion pendula) را برای بررسی کوانتومی گرانش پیشنهاد کردند. با تجزیه و تحلیل ریاضی سیگنال های تجربی، آنها مرزهایی را ایجاد می کنند که گرانش محلی کلاسیک نباید قادر به غلبه بر آنها باشد. آزمایش پیشنهادی به تولید درهم تنیدگی نیاز ندارد و اجرای آن را امکان پذیرتر می کند.
محققان تاکید می کنند که اگرچه درهم تنیدگی به طور فیزیکی در آزمایش وجود ندارد، اما چارچوب ریاضی آن برای تجزیه و تحلیل نتایج استفاده می شود. امید این است که پیشنهاد آنها راه را برای آزمایش‌های آینده هموار کند که می‌توانند بینش‌هایی را در مورد ماهیت کوانتومی گرانش خیلی زودتر از آنچه پیش‌بینی می‌شد ارائه دهند. نتایج چنین آزمایش‌هایی پیامدهای عمیقی برای درک ما از نیروهای بنیادی حاکم بر جهان خواهد داشت.
این مطالعه مفهومی به نام «نابرابری LOCC» را معرفی می‌کند که یک حد بالایی را برای درستی عملیات محلی و شبیه‌سازی‌های ارتباط کلاسیک (LOCC) تعیین می‌کند. این چارچوب نظری محققان را قادر می‌سازد تا غیرکلاسیک بودن دینامیک گرانشی را ارزیابی کنند و مشخص کنند که آیا یک میدان کلاسیک محلی می‌تواند رفتار مشاهده‌شده را توضیح دهد یا خیر. تنظیم آزمایشی پیشنهادی شامل نوسانگرهای هارمونیک کوانتومی است که در حالت‌های همدوس مقدار دهی اولیه شده و از طریق گرانش نیوتنی برهم‌کنش می‌کنند، با آونگ پیچشی که به عنوان یک پیاده‌سازی فیزیکی ممکن پیشنهاد شده است.
این رویکرد نوآورانه مسیر امیدوارکننده‌ای را برای بررسی کوانتومی گرانش و پیشبرد درک ما از ماهیت اساسی نیروی گرانشی ارائه می‌دهد. در حالی که پیشرفت‌های فناوری هنوز مورد نیاز است، محققان خوش‌بین هستند که پیشنهاد آنها ما را به اعتبار تجربی و درک عمیق‌تر تعامل بین گرانش و مکانیک کوانتومی نزدیک‌تر می‌کند.
منبع
Ludovico Lami et al, Testing the Quantumness of Gravity without Entanglement, Physical Review X (2024). DOI: 10.1103/PhysRevX.14.021022
