Gli scienziati stanno sviluppando un esperimento per verificare se gravità è quantistica – una delle domande più profonde sul nostro universo.
La relatività generale e la meccanica quantistica sono le due descrizioni fondamentali della natura che abbiamo. La relatività generale spiega la gravità su larga scala mentre la meccanica quantistica spiega il comportamento di atomi e molecole.
Probabilmente il problema irrisolto più importante nella fisica fondamentale è il modo corretto di riunire queste due teorie, per determinare se la gravità opera a livello quantistico. Sebbene il lavoro teorico abbia proposto molte possibilità, sono necessari esperimenti per comprendere appieno il comportamento della gravità.
Per cento anni gli esperimenti sulla natura quantistica della gravità sembravano fuori portata, ma ora gli scienziati delle università di Warwick, UCL, Yale (USA), Northwestern (USA) e Groningen (Olanda) lavoreranno insieme per indagare su questo enigma .
La loro nuova idea è quella di far levitare due microdiamanti nel vuoto e metterli ciascuno in una sovrapposizione quantistica di trovarsi in due posti contemporaneamente. Questo comportamento controintuitivo è una caratteristica fondamentale della meccanica quantistica.
Ogni diamante può essere pensato come una versione più piccola del gatto di Schrödinger. Il ricercatore principale, professor Gavin Morley, Dipartimento di Fisica, Università di Warwick, spiega: “Il gatto di Schrödinger è un esperimento mentale che sottolinea che sarebbe davvero strano se gli oggetti di tutti i giorni (e gli animali domestici!) potessero trovarsi in una sovrapposizione quantistica di essere in due posti subito. Vogliamo testare i limiti di questa idea.
“Atomi e molecole sono stati messi con successo in tale stato di sovrapposizione, ma vogliamo farlo con oggetti molto più grandi. I nostri diamanti sono costituiti da un miliardo di atomi o più. Per testare la natura quantistica della gravità, dovremmo cercare le interazioni tra due di questi diamanti dovute alla gravità.
“Se la gravità fosse quantistica, allora sarebbe in grado di intrecciare i due diamanti. L’entanglement è un effetto quantistico unico nel suo genere in cui due cose sono collegate più fortemente di quanto sia possibile nella nostra vita quotidiana. Ad esempio, se due monete potessero rimanere impigliate, potresti scoprire che ogni volta che le lanci, cadono entrambe nello stesso modo, anche se è impossibile sapere in anticipo se saranno entrambe testa o entrambe croci.
Ci sono ancora molte sfide per realizzare questa idea, che il team esaminerà durante il progetto. “Ad esempio, dobbiamo eliminare tutte le interazioni tra le nanoparticelle diverse dalla gravità, il che è incredibilmente impegnativo poiché la gravità è così debole”, afferma il dottor David Moore, dell’Università di Yale.
Il professor Morley, che è il direttore fondatore di Warwick Quantum, una nuova iniziativa interdisciplinare per la ricerca sulla tecnologia quantistica, ha aggiunto: “Per me, il problema più importante in fisica in questo momento è sviluppare un esperimento in grado di testare la natura quantistica della gravità. Questo nuovo progetto rappresenta un’accelerazione nel nostro entusiasmante viaggio verso questo obiettivo.
Il professor Sougato Bose, UCL, ha commentato: “È difficile sopravvalutare quanto sarebbe significativo per i fisici avere esperimenti in grado di sondare il modo corretto di combinare la meccanica quantistica e la relatività generale. Le persone che lavorano sulle teorie della gravità quantistica come la teoria delle stringhe in genere si concentrano su ciò che accade alle alte energie, vicino ai buchi neri e al big bang.
“Al contrario, il nostro lavoro si svolge nel regime di bassa energia proprio qui sulla Terra, ma fornirebbe anche informazioni preziose su se la gravità è quantistica. Anche l’esperimento può essere considerato come la verifica di una previsione generica di una qualsiasi teoria quantistica della gravità a basse energie”.
Il professor Anupam Mazumdar, dell’Università di Groningen, aggiunge: “Nel percorso verso la comprensione della natura quantistica della gravità, potremmo essere in grado di testare altri aspetti della fisica fondamentale come le deviazioni esotiche dalla gravità newtoniana su brevi distanze”.
“Si tratta di un esperimento impegnativo e questo progetto è un apripista per affrontare alcune delle principali sfide tecniche per rendere questi test sugli aspetti quantistici della gravità una realtà”, afferma Andrew Geraci, professore associato di fisica alla Northwestern University.
Il progetto si chiama “MAST-QG: Superposizioni macroscopiche verso la testimonianza della natura quantistica della gravità”.
Fonte: Università di Warwick
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org