آزمایشی که می‌تواند آشتی مکانیک کوانتومی و گرانش را ثابت کند

یکی از بزرگترین چالش‌های پیش‌ روی فیزیک امروز، آشتی مکانیک کوانتومی و گرانش است؛ دو نظریه‌ای که در مقیاس‌های متفاوت عمل کرده و به ظاهر، قرار نیست از در صلح با یکدیگر  وارد شوند. اکنون دو گروه از دانشمندان و به طور مستقل از یکدیگر، آزمایشی طراحی کرده‌اند که آشتی مکانیک کوانتومی و گرانش را ممکن می‌کند. گروه اول حاصل همکاری دانشمندان از دانشگاه‌های آکسفورد و سنگاپور بوده و گروه دوم، حاصل یک همکاری بین‌المللی است. این دو مقاله‌ در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شده‌اند. با دیپ لوک همراه باشید…

دانشمندان هنوز نمی‌توانند ماهیت گرانش را توضیح دهند، در واقع گرانش با اینکه به خوبی کار می‌کند، اما به خوبی درک نشده است. بهترین نظریه‌ی حاضر برای توصیف گرانش، به نظریه‌ی نسبیت عمومی اینشتین بازمی‌گردد، اما هنوز راهی برای آشتی دادن آن با مکانیک کوانتومی، پیدا نشده است. برخی فیزیکدانان معتقدند ذره‌ای به نام گراویتون وجود دارد، اما اثبات وجود چنین ذره‌ای، خسته‌کننده شده، زیرا این ذره، آنقدر ضعیف است که اندازه‌‌گیری نیروی آن، تقریبا غیرممکن است. محققان هیچ‌یک از این دو تیم ادعا نکرده‌اند که آزمایش آنها می‌تواند گرانش و مکانیک کوانتومی را با یکدیگر آشتی دهد، بلکه در عوض، آنها معتقدند اگر آزمایش‌های پیشنهادی آنها، موفقیت‌آمیز باشد، چنین آشتی و اتحادی، ممکن خواهد بود.

در آزمایش موردنظر، تلاش می‌شود دو ذره با استفاده از جاذبه‌های گرانشی درهم‌تنیده شوند که چنین حالتی، به معنی تایید گرانش کوانتومی خواهد بود. به طور دقیق‌تر، دو الماس کوچک که فاصله‌ی کمی با یکدیگر داشته و هر یک از آنها در یک برهم‌ نهی دو جهت اسپینی قرار داده‌ شده‌اند را معلق می‌کنند. پس از آن، یک میدان مغناطیسی به هر مولفه‌ی اسپینی اعمال می‌شود. اکنون باید دید هر یک از اجزا، به طور گرانشی،‌ جذب یکدیگر شده‌اند یا نه. محققان معتقدند اگر آنها واقعا جذب یکدیگر شده باشند، ثابت می‌کند گرانش، کوانتومی است. برای یک نتیجه‌گیری دقیق، باید این آزمایش را به دفعات زیاد انجام داد. اگرچه با نخستین نگاه، به نظر می‌رسد چنین آزمایشی، به زودی قابل اجراست، اما واقعا اینطور نیست. محققان معتقدند به دلیل الزام بهبود حساسیت، یک دهه برای انجام چنین آزمایشی، زمان لازم است.