Si mund të pajtohet mekanika kuantike me teorinë e relativitetit të përgjithshëm të Ajnshtajnit mbetet një nga misteret më të mëdha të fizikës së sotme.
Ndërsa e para shpjegon sjelljen e kuarkeve, fotoneve dhe grimcave të tjera kuantike, e dyta e përshkruan gravitetin si shtrembërim të hapësirë-kohës. Të dyja teoritë pranohen gjerësisht nga komuniteti shkencor. Megjithatë, ato duket se nuk përputhen me njëra-tjetrën.
Por tani duket se të paktën një pjesë e teorisë së Ajnshtajnit qëndron edhe në botën kuantike: parimi i ekuivalencës.
Studiuesit, në një punim të botuar në Science Advances, nuk pretendojnë se kanë bashkuar dy teoritë apo se kanë provuar që graviteti është kuantik. Megjithatë, ata kanë treguar se një efekt i parashikuar nga parimi i ekuivalencës së Ajnshtajnit shfaqet edhe në nivelin kuantik, të paktën në disa raste të caktuara.
“Ky është një punim i veçantë, sepse bashkon një eksperiment kompleks me një interpretim teorik me pasoja të gjera, rreth një prej pyetjeve më themelore të fizikës: Si mund të bashkohen graviteti, i përshkruar nga teoria e relativitetit e Ajnshtajnit, dhe teoria kuantike në një kuptim të vetëm të universit?” tha në një deklaratë autori kryesor i studimit, Ron Folman, nga Universiteti Ben-Gurion i Negevit.
“Këto dy shtylla të fizikës moderne deri tani i kanë shpëtuar çdo përpjekjeje për të krijuar një kuadër teorik të unifikuar, por ky eksperiment kompleks na jep më shumë të dhëna se si mund të arrihet një bashkim i tillë”, shtoi Folman.
Parimi i ekuivalencës dhe ashensori i Ajnshtajnit
Ashensori i Ajnshtajnit është një eksperiment mendimi që shpjegon parimin e ekuivalencës, sipas një studimi të publikuar në arXiv. Ai bazohet në idenë se graviteti zhduket lokalisht për një vëzhgues që ndodhet në rënie të lirë.
Në thelb, një person brenda një ashensori pa dritare nuk do të ishte në gjendje të kuptonte nëse këmbët i qëndrojnë në dysheme sepse ndodhet në Tokë dhe po përjeton gravitetin, apo nëse ndodhet në hapësirë dhe është pa peshë, por ndien dyshemenë e ashensorit që shtyhet drejt tij për shkak të përshpejtimit.
Kjo teori funksionon kur testohet me objekte të zakonshme, por deri tani nuk ishte vëzhguar te objektet kuantike.
Testimi i parimit të ekuivalencës te objektet kuantike
Për këtë eksperiment, Folman dhe kolegët e tij përdorën re atomesh rubidiumi të ftohura në temperatura jashtëzakonisht të ulëta. Ato u vendosën pranë sipërfaqes së një çipi atomik, një pajisje që përdoret për të kontrolluar dhe manipuluar atomet me fusha shumë të vogla elektronike, optike ose, në këtë rast, magnetike. Kjo i mundësoi ekipit t’i vendoste atomet në një superpozicion kuantik, që do të thotë se një grimcë e vetme mund të ekzistojë njëkohësisht në forma ose pozicione të shumta.
Në këtë gjendje, njëra pjesë u vendos në një pozicion të palëvizshëm, një gjendje e arritur duke krijuar një forcë në drejtim lart që anulonte efektin e gravitetit. Ndërkohë, pjesa e dytë u shty lart me një impuls magnetik dhe më pas u lejua të binte nën veprimin e gravitetit.
Pasi rënia përfundoi, u përdor një impuls magnetik për të bashkuar dy pjesët, duke krijuar një ndërhyrje që ekipi mund ta përdorte për të matur ndryshime shumë të vogla në fazën kuantike, të krijuara gjatë fazave të mëparshme të eksperimentit. Matjet përputheshin me parashikimet e bazuara në parimin e ekuivalencës të Ajnshtajnit.
“Ne nuk kemi asnjë teori të qëndrueshme që të na tregojë pse fizika kuantike duhet të dështojë”, tha në një deklaratë bashkautori Vlatko Vedral, profesor në Departamentin e Fizikës në Universitetin e Oksfordit në Mbretërinë e Bashkuar. “Ky eksperiment e çon mekanikën kuantike në një nga kufijtë e saj më intrigues, gravitetin, dhe tregon se edhe një herë parashikimet e saj qëndrojnë.”
Studiuesit janë të kujdesshëm në përfundimet e tyre dhe theksojnë se rezultati tregon se parimi i ekuivalencës qëndron në skenarin e saktë që u testua. Eksperimenti mund të japë të dhëna të reja se si lidhen mekanika kuantike dhe teoria e gravitetit e Ajnshtajnit, por nuk e zgjidh enigmën e vjetër prej dekadash. Megjithatë, rezultatet përbëjnë një hap interesant drejt kuptimit të marrëdhënies mes dy teorive themelore të fizikës dhe mund të ndihmojnë shkencëtarët të kuptojnë se ku mund të takohen ligjet e botës kuantike me gravitetin. /Discover Magazine – Syri.net
