Європейці виявили квантові ефекти гравітації на субатомному рівні. Вчені зуміли довільно перекидати нейтрони між гравітаційними квантовими станами, одночасно вимірюючи параметри цих переходів.

Дивовижний експеримент провели фізики-ядерники з інституту Лауе-Ланжевена в Греноблі (Institut Laue-Langevin) та Віденського технологічного університету (TU Wien). Вони отримали в реакторі нейтрони і сповільнили їх до дуже малої швидкості (всього близько п'яти метрів в секунду). Далі вчені направили ці нейтрони між двома горизонтальними пластинами, розділеними зазором в 25 мікрометрів. При цьому верхня пластина поглинала нейтрони, а нижня – відображала їх.

Між пластин ультрахолодних нейтрони летіли по балістичної кривої, обумовленою тільки силою тяжіння і початковою швидкістю частинки. Як пояснює BBC, якщо нейтрон падав на нижню пластину, він відскакував від неї в пластину верхню, поглинався і не фіксувався датчиком, розміщеним на виході пластин.

Для подальшого «фокусу» нижнє дзеркало виконали вібруючим, додавши до нього пьезорезонатор. Коливання цієї пластини могли повідомляти ударяючим нейтронам додаткову енергію, а тому – впливати на траєкторію. При плавній зміні частоти коливань дзеркала фізики спостерігали кілька чітких провалів в числі нейтронів, фіксованих за межами пластин.

Так виявилися добре рознесені резонансні частоти, на яких частинки були схильні поглинати енергію. Вчені інтерпретували ці частоти як гравітаційні квантові стани нейтронів, що знаходяться в земній гравітаційному полі. Перехід між ними вимагав суворо фіксованою енергії, пропорційної різниці між частотами.

Новий метод вимірювання отримав назву «гравітаційна резонансна спектроскопія». Вона виявилася настільки чутливою, що з її допомогою група фізиків має намір перевірити кілька передбачуваних надслабких ефектів в області гравітації.

Зокрема, в подальших експериментах команда бажає виявити – чи діє на субатомному масштабі рівність гравітаційної та інертної мас. Також представляє інтерес перевірка закону всесвітнього тяжіння Ньютона для таких малих тіл, якими є нейтрони.

Якщо за допомогою нової техніки вчені виявлять у мікросвіті якісь відхилення від відомих законів, це спричинить за собою серйозні наслідки. Наприклад, в дослідах з ультрахолодних нейтронами можуть проявитися додаткові просторові виміри, в яких діє гравітація. Це обрадує прихильників теорії струн.

Також у наборі даних, що описують нейтрони, скачуть з одного гравітаційного квантового рівня на інший, фізики мріють знайти сліди гіпотетичних аксионів. Ео, в свою чергу, пролило б світло на природу темної матерії.

Раніше досліди з гравітацією на мікрорівні з такою точністю вимірювань не були доступні вченим. Тому новий експеримент – важливий крок на шляху до теорії квантової гравітації і «теорії всього» (TOE).

За матеріалами: membrana.ru

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?