هل سبق لك أن فكرت في التناقض بين النسبية العامة والميكانيكا الكمومية؟ 🤔 يُعدّ هذا التباين أحد أهمّ تحديات الفيزياء الحديثة. 🔭 على الرغم من وجود نظريات محتملة لحلّه، إلا أنّ الأدلة التجريبية نادرة. 🔬 لكن معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NASA’s Institute for Advanced Concepts) يُقدّم حلًا واعدًا.

دكتور سليم شاهريار، من جامعة نورث وسترن، يحصل على تمويل جديد لدراسة “قياس الفائق الدقة للفضاء من توقيع مبدأ التكافؤ للجاذبية الكمومية” (SUPREME-GQ). 🪐 يأمل هذا المشروع في توفير بيانات تجريبية قيّمة حول هذا الموضوع.

بإيجاز، التجربة معقدة! 🤯 ستعتمد على منصة فضائية مزودة بمستشعر كمومي مُتشابك ونظام تحديد مواقع مُتطوّر. 🛰️ لكن لماذا تُعدّ هذه التجربة مهمّة لاختبار الجاذبية الكمومية؟

يُعدّ مبدأ التكافؤ أحد أهمّ مفاهيم النسبية العامة. 💡 ينص هذا المبدأ على أن الجاذبية والتسارع متماثلان. في النسبية العامة، تُعالج الجاذبية كمنحنى في الزمكان بدلًا من قوة. 🔄 لكن بعض نظريات الجاذبية الكمية تتوقع انحرافًا عن هذا المبدأ على نطاقات دقيقة، حيث تبدأ الميكانيكا الكمومية بالسيطرة.

لقياس هذا الانحراف، يستخدم الفيزيائيون “معامل إيتفوس”. يُمثل هذا المعامل مدى التشابه بين الكتلة الجاذبية والكتلة القصورية. ⚖️ في النسبية العامة، يجب أن يكونا متساويين. 🪐 لكن بعض النظريات التي تطمح لتفسير الجاذبية الكمية تتوقع انحرافًا، يُعبّر عنه بمعامل إيتفوس غير صفري.

تمّ اختبار معامل إيتفوس حتى 10^-15 بواسطة تجربة MICROSCOPE. 🔬 ولكن هذه التجربة لم تكن دقيقة بما يكفي لقياس الانحرافات التي تتوقعها نظريات أخرى، مثل نظرية الأوتار، والتي تتوقع انحرافًا يبلغ 10^-18.

يُهدف الدكتور شاهريار وفريقه إلى تطوير منصة فضائية تستخدم مداخلات الذرات لحصر قيمة المعامل إلى 10^-20. 🤯 وهذا قد يثبت أو يُدحض بعض نظريات الجاذبية الكمومية. 🧐 لكن هناك الكثير من العمل التحضيري اللازم.

إحدى الخطوات هي فهم كيفية استخدام التشابك الكمي في مداخلات الذرات. ⚛️ ستُستخدم ذرات الروبيديوم. 🧪 بعد تقسيمها، إذا لم تُلاحظ، ستدخل في حالة مكافئة لتجربة القطة الشهيرة في ميكانيكا الكم.

يُعدّ تطوير حالة ميكانيكية كمومية من هذا النوع الخطوة التالية. 🚀 وقد طور فريقه “بروتوكول الضغط الصوتي المُعمم” للحفاظ على الحالة الكمومية المتشابكة لفترة طويلة، مما سيُتيح قياسًا دقيقًا للاختلافات، وبالتالي قياسًا مُتناهي الدقة لمعامل إيتفوس.