研究:可以显示重力“量子性”的实验是可以实现的

重力渗透到我们世界的每一个角落,将我们拉到地球上,并将太阳系、星系和宇宙串在一起,我们的星球在其中滑行。

然而,认为引力是一种看不见的力量,可以表现出与物质最微小的部分相同的量子特性,这是物理学中最疯狂的想法之一,而且很难测试。

现在,来自荷兰和德国的一组物理学家声称,他们已经设计了可以揭示引力是否从根本上说,是一种量子力,其属性以尽可能小的尺度塑造,或古典一、几何样爱因斯坦设想.

四人中的三人自然的基本力量可以用量子力学来描述,但是还不是重力– 最弱的。弄清楚引力本质上是经典的还是量子的,可以帮助调和这些明显的差异,也可能帮助解决一些目前未解的引力之谜。

通常,量子力学与我们世界最微小的部分有关我们看到的地方量子效应最明显:在亚原子粒子之间,如电子,称为光子的光包,全原子,甚至分子.

然而,从理论上讲,所有对象——从行星到太阳系,整个星系可能是整个宇宙– 可以用定律来描述量子力学,在它们被观察到之前作为可能性的光谱存在。

然而,随着物体体积的膨胀,引力的积累,它们往往会失去它们的量子特征,并在经典方面犯错——这就是我们认识它们的方式。

然而,如果具有更强引力场的较重质量可以表现为量子粒子,同时以多种状态存在并纠缠在一起,那么它将非常难以探测。那是因为量子纠缠到目前为止,它一直是“量子性”的首选测试,它非常脆弱,即使在亚原子水平上也会受到最轻微的干扰而坍塌。

“与所有其他力相比,引力相互作用的极端弱点使我们处于无法研究其最终性质的痛苦境地,”阿姆斯特丹大学数学物理学家Ludovico Lami及其同事写在他们的论文中.

在之前的实验中寻找量子纠缠在质量和它们的引力场之间,最重的物体物理学家观察到,滑入纠缠状态比最小质量已检测到引力场。科学家们认为,这仍然太小,无法产生“可观的引力场”.

为了打破这一僵局,拉米及其同事提出了一系列实验,这些实验可以揭示引力的“量子性”,而不会产生或不需要检测到任何纠缠。

这些实验将涉及两个扭转摆,类似于英国科学家亨利·卡文迪许(Henry Cavendish)曾经使用的扭摆首先测量重力强度1797 年,随着一些盾牌、镜子和激光.

这些实验目前仍然完全是理论上的,但这并没有阻止拉米及其同事计算某些实验信号的量子度上限,如果引力是经典的,就不应该能够克服。

“我们已经仔细分析了在实际实验中实施我们的建议所需的实验要求,”拉米说解释,“并发现,尽管仍然需要一定程度的技术进步,但这样的实验可能很快就会实现。

然而,研究人员在他们的计算中做了一些假设这是激烈争论的。还有进一步的建议其他桌面实验可以探测量子引力。

该研究发表在物理评论 X.

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