هل تبحث عن حل لغز الجاذبية الكمية؟ 🤔 يُعدّ التباين بين النسبية العامة والميكانيكا الكمومية أحد أكبر التحديات في الفيزياء الحديثة. رغم التقدم في بعض النظريات، إلا أن الأدلة التجريبية قليلة. لكن منحة جديدة لمعهد ناسا للمفاهيم المتقدمة تفتح لنا نافذة جديدة! 🔭

سليم شاهريار، من جامعة نورث وسترن، حصل على تمويل لدراسة “قياس فوق الدقة الفضائي لتوقيع مبدأ التكافؤ للجاذبية الكمومية” (SUPREME-GQ). يأمل هذا البحث في إلقاء الضوء على هذا اللغز العلمي العميق باستخدام بيانات تجريبية دقيقة. 🚀

التجربة معقدة بعض الشيء… 🧐 تُستخدم منصة فضائية مزودة بمُستشعر تشابك كمي ونظم تحديد مواقع دقيقة. لكن كيف يُساعد هذا في اختبار الجاذبية الكمية؟ دعونا نلقي نظرة على مبدأ التكافؤ، أحد أهم مبادئ النسبية العامة.

ينص مبدأ التكافؤ على أن الجاذبية والتسارع متماثلان. هذا المبدأ هو جوهر النسبية العامة، التي تُعامل الجاذبية كمنحنى في الزمكان بدلاً من قوة أساسية. لكن العديد من نظريات الجاذبية الكمية تتوقع اختلافًا طفيفًا عن هذا التكافؤ على نطاقات دقيقة، حيث تُصبح الميكانيكا الكمومية هي العامل السائد. 🤔

يُستخدم مصطلح “معامل إيتفوس” لوصف هذا الاختلاف. وهو يقيس مدى التقارب بين الكتلة الجاذبية والكتلة القصورية. في النسبية العامة، يجب أن تكونا متساويتين. لكن بعض نظريات الجاذبية الكمية تتوقع اختلافًا طفيفًا، يُمثّل بمعامل إيتفوس غير صفري.

تمّ اختبار معامل إيتفوس حتى قيمة 10^-15 بواسطة تجربة MICROSCOPE. وقد نشر الباحثون نتائجهم في عام 2022، مما يمثل أحدث قياس دقيق لهذا المعامل حتى اليوم. لكن المُسرعات التقليدية المستخدمة في MICROSCOPE لم تكن دقيقة بما فيه الكفاية لقياس مستوى 10^-18، الذي تتوقعه نظريات مثل نظرية الأوتار. 🤔

يدخل الدكتور شاهريار وفريقه هنا. يهدفون إلى تطوير منصة فضائية تستخدم مقاييس تداخل الذرات لتقييد قيمة المعامل إلى 10^-20، لإثبات أو دحض بعض نظريات الجاذبية الكمومية.

ستُستخدم مقاييس تداخل الذرات في تجربة الدكتور شاهريار، باستخدام خصائص الذرات المزدوجة (موجة/جسيم) وتقسيم شعاع الذرات إلى مسارات منفصلة باستخدام الليزر. سيتم استخدام ذرات الروبيديوم في هذه التجربة. بعد التقسيم، تُصبح الذرات في حالة مكافئة لتجربة القطة الشهيرة لشرودنجر في ميكانيكا الكم، ولكن لم يتم إنشاء هذه الحالة الميكانيكية الكمومية من قبل من قبل. 🚀

قام فريقه بتطوير “بروتوكول الضغط الصوتي المُعمم” والذي يسمح نظريًا بالحفاظ على الحالة الكمومية المتشابكة لفترة أطول. ⏱️ من شأن ذلك أن يُتيح قياسًا دقيقًا لاختلافات بين الحالتين، عند إعادة دمجها، مما قد يؤدي إلى قياس دقيق للغاية لمعامل أوتوفوس. 🤯

يمكن استخدام هذه التكنولوجيا، التي أطلق عليها الفريق اسم “مُداخلات ذرية للقطّ المُتداخلة شرودينغر” (SCAI)، في تطبيقات على سطح الأرض. 🌎 ستكون هذه المستشعرات، بحسب التنفيذ النظري، أكثر دقةً من مُسرّعات التسارع أو الجيروسكوبات التقليدية. ✅

يُعدّ العمل الجاري نحو إثبات إمكانية التنفيذ النظري لهذه التكنولوجيا في العالم الحقيقي، أمرًا مُهمًا. سوف نتقدم خطوات قريبة نحو حلّ أحد أكبر المشكلات في الفيزياء الحديثة إذا نجح الفريق. 💡

اقرأ المزيد:

• قياس فائق الدقة لالتزام مبدأ التكافؤ في الجاذبية الكمومية من الفضاء
• علماء يجرون اختبارات للجاذبية الكمومية
• نهج جديد قد يكشف عن الصلة بين الجاذبية والميكانيكا الكمومية
• ما هي الجاذبية الكمومية الحلقية؟

المصدر: المصدر