自由落体实验可以测试重力是否是量子力

 作者:简貘酽     |      日期:2017-12-27 01:01:15
Manuela Schewe-Behnisch / EyeEm / Getty作者Anil Ananthaswamy尽管经过数十年的努力,量子引力理论仍然无法掌握现在,一群物理学家提出了一个关于重力是否是量子的实验测试,以解决关于力量真实性质的问题对量子引力的研究是为了使爱因斯坦的广义相对论与量子力学相协调,量子力学是所有基本粒子和作用于它们的力的理论 - 除了引力两者都需要解释黑洞内部发生的事情以及大爆炸发生的事情但这两种理论是不相容的,导致了明显的悖论和奇点之类的事情,理论在这些理论上被打破了如果重力是量子力学力,相邻的自由下落质量,每个质量处于两个位置的叠加,可以被重力缠绕,使得测量一个质量的特性可以立即影响另一个为了测试这一点,伦敦大学学院的Sougato Bose和他的同事提出了一项实验它首先是一个中性的质量,重约10-14公斤嵌入质量内的是一些具有旋转属性的材料,可以是向上或向下该质量通过连续变化的磁场下降,该磁场根据其旋转改变质量的路径就像大众在路上遇到一个岔路口一样,如果旋转起来则需要一条路径,如果它的旋转下降则需要另一条路径随着它的下降,质量处于两条路径上的叠加接下来,一系列微波脉冲在下降的各个阶段操纵旋转,从而操纵质量所采用的路径在底部,路径然后再次聚集在一起并且质量被带到其原始状态为了使用这种装置来测试重力的量子性质,两个这样的质量将通过磁场下降每个质量都有两条可能的路径这导致两个质量组合的四种可能状态其中一个状态代表群众最接近的路径该距离应不小于200微米,以避免可能主导重力的其他相互作用一旦质量恢复到原始状态,检查它们的自旋成分是否被纠缠的测试应该告诉我们重力是否确实是一种量子力当然,假设是实验确保没有其他方式可以使质量纠缠 - 例如通过电磁相互作用或卡西米尔力然而,Bose指出,没有观察到纠缠的零结果并不能证明引力是经典的,除非实验能够明确地排除与环境的所有其他相互作用,这可能会破坏纠缠,例如与杂散光子或分子德国马克斯普朗克量子光学研究所的Antoine Tilloy给人留下了深刻的印象但他指出,积极的结果只会伪造一些经典引力理论 “那就是说,这个课程足够大,我认为结果仍然是惊人的,”他说荷兰乌得勒支大学的Maaneli Derakhshani说,即使是可验证的无效结果也会令人兴奋,因为它意味着引力不具有量子根源 Derakhshani说:“这将引发一些棘手但有趣的问题,关于在普通物质的量子经典转变中,引力如何以及何时开启” “一个无效的结果将是最令人惊讶和有趣的结果”进行真实实验的最大障碍是将这些相对较大的群体置于叠加状态一次观察到的两个地方最大的物体仍然比这里要求的要小几个数量级但是,正在努力提高水平这项工作很快将发表在Physical Review Letters上参考:arxiv.org/abs/1707.06050阅读更多:模糊脉冲星轨道黑洞可以揭示量子引力更多关于这些主题: