W skład tego zespołu weszli przedstawiciele uniwersytetów w Warwick, Yale, Northwestern, Groningen oraz University College London. Ich celem było zaprojektowanie eksperymentu, który mógłby pozwolić na pełne zrozumienie działania grawitacji. Pomóc ma w tym lewitacja dwóch mikrodiamentów w próżni oraz umieszczenie ich w stanie tzw. superpozycji. To zjawisko typowe dla mechaniki kwantowej, które ma być wykorzystywane między innymi w komunikacji na Ziemi i poza jej granicami.
Zacznijmy od tego, że mechanika kwantowa i ogólna teoria względności są najbardziej podstawowymi opisami wszechświata, choć w dużej mierze stojącymi ze sobą w sprzeczności. Pierwszy opis odnosi się do zachowania atomów i cząstek, podczas gdy drugi wyjaśnia działanie grawitacji w dużych skalach. Fizycy zastanawiają się natomiast, czy połączenie obu tych teorii mogłoby wyjaśnić, czy grawitacja działa na poziomie kwantowym.
Wspomniany eksperyment ma dostarczyć odpowiedzi na to pytanie lub przynajmniej zbliżyć naukowców do osiągnięcia tego celu. Dwa diamenty mają być w nim odpowiednikami kota Schrödingera, czyli zwierzęcia pochodzącego ze słynnego eksperymentu myślowego. Bo choć w stan superpozycji udało się już wprowadzić atomy i cząsteczki, to autorzy nowych badań chcieliby powtórzyć ten wyczyn względem znacznie większych obiektów. I nawet jeśli mowa o mikroskopijnych rozmiarów diamentach, to wciąż składają się ona z miliarda atomów, a być może nawet większej ich liczby.
Pytanie o to, czy grawitacja jest kwantowa stanowi jedną z fundamentalnych kwestii związanych z funkcjonowaniem wszechświata
Chcąc jak najlepiej zrozumieć kwantową naturę grawitacji, naukowcy chcieliby skupiać się na interakcjach zachodzących między dwoma takimi diamentami pod wpływem grawitacji. Gdyby odpowiedź na pytanie o to, czy grawitacja jest kwantowa była twierdząca, to możliwe powinno być splątanie dwóch diamentów. Oczywiście będzie to wielkim wyzwaniem, a badacze muszą uporać się z podstawowymi kwestiami, takimi jak eliminacja interakcji między nanocząstkami innymi niż grawitacja.
Czytaj też: Tego zabezpieczenia nie da się złamać. Chiny i Rosja testują komunikację kwantową
Jak wyjaśnia Anupam Mazumdar z Uniwersytetu w Groningen, w drodze do zrozumienia kwantowej natury grawitacji w grę może wchodzić testowanie innych aspektów fizyki podstawowej, na przykład egzotycznych odchyleń od grawitacji Newtona na krótkich dystansach. Z kolei Andrew Geraci z Northwestern University dodaje, że eksperyment projektowany przez niego i jego współpracowników będzie bardzo wymagający, lecz powinien wytyczyć drogę do rozwiązania części kluczowych wyzwań. W efekcie testy kwantowych aspektów grawitacji staną się rzeczywistością. Pozostaje nam czekać na pierwsze efekty zaplanowanych badań i idące za nimi konsekwencje.
