Эксперимент ученых подтвердил закон гравитации Эйнштейна

Физики впервые получили прямое экспериментальное подтверждение того, что квантовые объекты подчиняются принципу эквивалентности Эйнштейна — краеугольному камню теории гравитации.

Работа опубликована в журнале Science Advances.

Принцип эквивалентности гласит, что все тела падают в поле тяжести одинаково, независимо от их массы и состава. Для обычных предметов это проверено с высокой точностью, но остается вопрос: действует ли тот же закон для объектов квантового мира, которые могут находиться сразу в нескольких состояниях? Проверить это экспериментально крайне сложно.

Команда под руководством Рона Фолмана из Университета имени Бен-Гуриона в Негеве (Израиль) использовала около 20 тысяч атомов рубидия, охлажденных почти до абсолютного нуля (–273,15 °C) до состояния так называемого конденсата Бозе — Эйнштейна. В этом состоянии тысячи атомов ведут себя как единый квантовый объект.

Ученые «расщепили» это облако на два квантовых пути: один оставался на месте, а другой находился в свободном падении. Все происходило на расстоянии около 100 микрометров под поверхностью специального атомного чипа. Сравнив поведение двух путей, физики убедились, что квантовая система падает в согласии с принципом эквивалентности.

По словам авторов, эксперимент объединяет сложнейшую практическую задачу с далеко идущей теоретической интерпретацией, касающейся одного из самых фундаментальных вопросов физики — как согласуются между собой гравитация и квантовая механика. Пока эти две великие теории не удается свести воедино, и подобные опыты — важный шаг к пониманию того, где именно проходит граница между ними. Кроме того, сверхточные атомные интерферометры, подобные использованному в работе, могут пригодиться и на практике — например, для сверхчувствительного измерения гравитации при поиске полезных ископаемых или в навигации без спутников.