Ученые исключили одну из теорий о влиянии гравитации на квантовый мир
Ученые проверили одну из теорий, связывающих гравитацию с исчезновением квантовых состояний, однако эксперимент не подтвердил предполагаемый ею эффект. Результат помог сузить круг возможных объяснений связи между квантовой механикой и гравитацией.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 18 сентября /Новости науки/. Ученые проверили одну из теорий, которая связывает гравитацию с исчезновением квантовых состояний, однако результаты эксперимента не подтвердили предполагаемый эффект, говорится в материале Института фундаментальных вопросов, FQXi
«Отсутствие сигнала само по себе является важным научным результатом. Исключив одну из старейших и наиболее естественных моделей декогеренции, вызванной гравитацией, эта работа сужает область поиска теории, описывающей взаимодействие гравитации и квантовой механики, приближая нас на один шаг к пониманию одной из глубочайших загадок фундаментальной физики», - приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования.
Исследователи проверяли теорию, предложенную в 1960-х годах венгерским физиком Фридьешем Каройхази. Согласно ей, пространство-время испытывает очень слабые постоянные колебания. Эти колебания могут постепенно разрушать квантовую суперпозицию - состояние, при котором квантовый объект может одновременно существовать в нескольких возможных состояниях.
Такая теория предлагает одно из возможных объяснений того, почему квантовые эффекты хорошо наблюдаются у элементарных частиц и атомов, но практически исчезают у крупных объектов. Именно переход от квантового состояния к привычному состоянию окружающего мира называют декогеренцией.
Непосредственно увидеть предполагаемые колебания пространства-времени невозможно. Однако модель Каройхази предсказывает, что они должны заставлять заряженные частицы случайным образом двигаться и ускоряться. В результате должно возникать очень слабое электромагнитное излучение, которое можно попытаться зарегистрировать.
Эксперимент провели в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии. Она расположена под слоем горной породы толщиной около 1,4 км, которая защищает оборудование от космических лучей и другого фонового излучения.
Для поиска сигнала исследователи использовали детектор с кристаллом германия высокой чистоты размером примерно с кофейную кружку. Кристалл окружили слоями меди и свинца, чтобы дополнительно защитить его от постороннего излучения.
Данные собирали в течение 62 дней. После этого ученые вычли из результатов ожидаемый уровень фонового излучения и стали искать сигнал, который должна была создавать проверяемая теория. Предсказанного излучения обнаружить не удалось.
Полученный результат позволил исследователям исключить проверенную версию модели Каройхази. При этом работа не доказывает, что гравитация вообще никак не связана с квантовой декогеренцией. Она показывает, что одна из конкретных теорий такого взаимодействия не получила экспериментального подтверждения.
По словам авторов исследования, подобные эксперименты позволяют постепенно сужать круг возможных объяснений связи между квантовой механикой и гравитацией. Они также показывают, что некоторые идеи, которые раньше рассматривались преимущественно теоретически, уже можно проверять с помощью современных высокоточных установок.
«Отсутствие сигнала само по себе является важным научным результатом. Исключив одну из старейших и наиболее естественных моделей декогеренции, вызванной гравитацией, эта работа сужает область поиска теории, описывающей взаимодействие гравитации и квантовой механики, приближая нас на один шаг к пониманию одной из глубочайших загадок фундаментальной физики», - приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования.
Исследователи проверяли теорию, предложенную в 1960-х годах венгерским физиком Фридьешем Каройхази. Согласно ей, пространство-время испытывает очень слабые постоянные колебания. Эти колебания могут постепенно разрушать квантовую суперпозицию - состояние, при котором квантовый объект может одновременно существовать в нескольких возможных состояниях.
Такая теория предлагает одно из возможных объяснений того, почему квантовые эффекты хорошо наблюдаются у элементарных частиц и атомов, но практически исчезают у крупных объектов. Именно переход от квантового состояния к привычному состоянию окружающего мира называют декогеренцией.
Непосредственно увидеть предполагаемые колебания пространства-времени невозможно. Однако модель Каройхази предсказывает, что они должны заставлять заряженные частицы случайным образом двигаться и ускоряться. В результате должно возникать очень слабое электромагнитное излучение, которое можно попытаться зарегистрировать.
Эксперимент провели в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии. Она расположена под слоем горной породы толщиной около 1,4 км, которая защищает оборудование от космических лучей и другого фонового излучения.
Для поиска сигнала исследователи использовали детектор с кристаллом германия высокой чистоты размером примерно с кофейную кружку. Кристалл окружили слоями меди и свинца, чтобы дополнительно защитить его от постороннего излучения.
Данные собирали в течение 62 дней. После этого ученые вычли из результатов ожидаемый уровень фонового излучения и стали искать сигнал, который должна была создавать проверяемая теория. Предсказанного излучения обнаружить не удалось.
Полученный результат позволил исследователям исключить проверенную версию модели Каройхази. При этом работа не доказывает, что гравитация вообще никак не связана с квантовой декогеренцией. Она показывает, что одна из конкретных теорий такого взаимодействия не получила экспериментального подтверждения.
По словам авторов исследования, подобные эксперименты позволяют постепенно сужать круг возможных объяснений связи между квантовой механикой и гравитацией. Они также показывают, что некоторые идеи, которые раньше рассматривались преимущественно теоретически, уже можно проверять с помощью современных высокоточных установок.
