Гравитация остается единственной силой, которую не удалось объяснить с позиции квантовой физики.

Ученые предложили новый эксперимент, чтобы решить проблему.

Если все получится, он подтвердит, что гравитация обладает квантовой природой.

Физики предположили, что гравитация может быть квантовым полем, а не просто фундаментальной силой, и сделали шаг к подтверждению этой теории.

В поисках теории квантовой гравитации

Гравитация — единственная сила, которая не вписывается в квантовую модель физики. Ученые пытаются создать теорию квантовой гравитации, которая смогла бы объяснить все физические процессы во Вселенной. Сейчас гравитацию лучше всего описывает общая теория относительности Эйнштейна, но она не согласуется с квантовой механикой, объясняющей все остальные взаимодействия. Исследователи считают, что теория Великого объединения поможет связать классическую и квантовую физику, создав единое описание всех известных явлений.

Квантовую гравитацию называют «невозможной» из-за сложности интеграции принципов квантовой механики и общей теории относительности. Квантовая механика работает на уровне частиц, а гравитация — на космических масштабах. Эти теории используют разные математические структуры, что приводит к трудностям при попытке их объединить. Кроме того, квантовая гравитация предсказывает эффекты, которые не наблюдаются в природе.

Эксперимент с суперпозицией

В новой работе физики предложили эксперимент, который поможет подтвердить квантовую природу гравитации. Они планируют создать нанокристалл и поместить его в состояние суперпозиции, когда объект существует одновременно в нескольких состояниях. Если гравитация действительно квантовая, то это состояние должно измениться при наличии гравитационного взаимодействия.

Как проверить квантовую гравитацию

Ученые предлагают провести два эксперимента. Сначала они измерят кристалл в состоянии суперпозиции, а затем расположат рядом второй кристалл, который создаст слабое гравитационное воздействие. Если первый кристалл изменит свое состояние, это укажет на квантовое взаимодействие, поскольку такой эффект возможен только при наличии квантовых явлений.

Выводы исследования

Физики полагают, что если их эксперимент покажет изменение состояния кристалла, это станет первым свидетельством квантовой природы гравитации. Хотя это не даст окончательного подтверждения теории квантовой гравитации, подобные результаты приблизят ученых к созданию единой теории, которая изменит наше понимание Вселенной.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Анастасия Никифорова.