Эйнштейн не любил это явление: атомы существуют в двух местах одновременно, доказали физики

Впервые физики из Австралии и США экспериментально подтвердили квантовую запутанность импульса атомов. Для этого использовались сильно охлажденные атомы гелия. Поскольку атомы обладают массой, это открытие открывает путь к изучению гравитационных эффектов в квантовой физике. Потенциально это открытие может стать важным шагом вперед к созданию так называемой теории всего, которая должна примирить две неработающие вместе теории: квантовую механику и общую теорию относительности Эйнштейна, пишет Фокус.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сейчас для описания Вселенной на макроуровне физики используют общую теорию относительности или главную теорию гравитации. Для описания Вселенной на микроуровне, то есть на уровне субатомных частиц используется квантовая механика. Но для полного описания Вселенной на всех уровнях нужна так называемая теория всего. Проблема в том, что теория относительности Эйнштейна и квантовая механика не согласуются между собой.

Одна из главных проблем связана с гравитацией. Согласно теории Эйнштейна, гравитация является эффектом, возникающим из-за искривления пространства-времени, но квантовая механика предполагает, что гравитация — это сила и ее переносчиком является гипотетическая частица гравитон. Теперь результаты нового эксперимента дают надежду на то, что можно сделать так, чтобы две теории работали вместе и получилась теория всего.

Физики впервые экспериментально подтвердили, что импульс атомов может быть квантово запутанным. Квантовая запутанность – это явление при котором две частицы даже на огромном расстоянии имеют связь между собой и могут находится в состоянии суперпозиции, то есть одновременно в двух местах. Эйнштейн называл квантовую запутанность "жутким действием на расстоянии" и не любил это явление.

Это первое подтверждение квантовой запутанности импульсов атомов, которое имеет решающее значение для объединения теории гравитации и квантовой механики. Дело в том, что раньше физики наблюдали квантовую запутанность фотонов, а эти частицы не имеют массы. Атомы обладают массой и, таким образом, могут предоставить ученым возможность изучать квантовые эффекты и гравитацию в одном эксперименте.

Для эксперимента физики использовали три облака очень холодных атомов гелия, подвешенных в магнитной ловушке. После выключения магнитов атомы под действием гравитации падали вниз и проходили через серию лазерных лучей, создающие различные траектории, по которым атомы могли двигаться с равной вероятностью.

По словам физиков, они доказали, что если два атома находятся на расстоянии, когда изменяется свойство одного из них, то мгновенно меняется и другой атом. Существование различных вариантов движения атомов создает квантовую запутанность и хотя разные пары атомов следуют по разным траекториям, оказываясь в разных местах, они связаны между собой.

Полученный результат подтверждает теории квантовой механики, которые предполагали, что материя может находиться в нескольких местах одновременно и взаимодействовать сама с собой, даже на больших расстояниях.

Ученые говорят, что атомы, движущиеся по разным траекториям в пространстве, могут испытывать различные гравитационные эффекты. Но квантовая механика говорит, что атомы могут двигаться по нескольким траекториям одновременно.

Демонстрация квантовой запутанности с атомами, то есть с материей, испытывающей гравитацию, открывает путь к изучению основ теории всего, которая могла бы охватывать эффекты как квантовой механики, так и общей теорией относительности Эйнштейна.

Как уже писал Фокус, физики обнаружили то, что может двигаться быстрее света.

Также Фокус писал о том, что астронавты NASA услышали жуткие звуки на обратной стороне Луны.

При написании материала использованы источники: Nature Communications, Popular Mechanics.