هل تتساءل عن أكثر ألغاز الفيزياء الحديثة إحباطًا؟ ربما يكون الاختلاف بين النسبية العامة والميكانيكا الكمومية هو الجواب. 🧐 لقد حير هذا الاختلاف العلماء لعقود. ولحسن الحظ، هناك جهود بحثية واعدة. منحة جديدة من معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC) قد تُحدث ثورة في فهمنا للجاذبية الكمومية. سليم شاهريار، من جامعة نورث وسترن، يعمل على مشروع “القياس الفضائي فائق الدقة للتوقيع المكافئ لمبدأ الجاذبية الكمية” (SUPREME-GQ). يهدف هذا المشروع إلى جمع بيانات دقيقة عن هذا الموضوع المُحيّر. ✨

تُعد التجربة مُعقدة. 🧪 تُستخدم منصة فضائية مزودة بمستشعر تشابك كمي وأنظمة تحديد مواقع دقيقة. لكن لماذا تُعد هذه التجربة مهمة لفهم الجاذبية الكمومية؟ دعنا نُلقي نظرة على مبدأ التكافؤ الشهير في نظرية النسبية العامة. 🪐

ينص مبدأ التكافؤ على أن الجاذبية والتعجيل متساويان. وهذا أساس نظرية النسبية العامة التي تعالج الجاذبية كمنحنى في الزمكان وليس كقوة. لكن بعض نظريات الجاذبية الكمومية تتنبأ بانحرافات دقيقة عن هذا التكافؤ عندما تُصبح الميكانيكا الكمومية هي المُسيطرة. 🤔

يستخدم الفيزيائيون مصطلح “معامل أوتفو” لوصف هذا الانحراف. يُوضح هذا المعامل مدى الاتساق بين الكتلة الثقالية والكتلة القصورية. في النسبية العامة، ينبغي أن يكونا متساويين. ⚖️ لكن، مع اقترابنا من عالم الميكانيكا الكمومية، تبدأ بعض النظريات التي تُزعم تقديم نظرية للجاذبية الكمومية برؤية اختلاف بينهما، مع قيمة غير صفريّة لمعامل أوتفو.

تم اختبار معامل أوتفو حتى حوالي 10^-15 بواسطة تجربة MICROSCOPE. ولكن، لم تكن هذه التجربة دقيقة بما يكفي لقياس مستوى 10^-18 الذي تنبأت به نظريات مثل نظرية الأوتار. 🔬

يُعدّ مشروع الدكتور شاهريار طموحًا. يهدف الفريق إلى تطوير منصة فضائية تستخدم مقياسات التداخل الذرية لقياس معامل أوتفو بدقة تصل إلى 10^-20. 🔭 ستكون هذه الدقة حاسمة لاختبار وتأكيد أو دحض نظريات الجاذبية الكمومية.

تُستخدم مقاييس التداخل الذرية (AIs) لإجراء قياسات دقيقة. تقسم الحزمة من الذرات، في هذه التجربة، إلى مسارات منفصلة باستخدام الليزر. وستُكون الذرات المستخدمة روبيديوم. 🤔

تُعدّ هذه الخطوة في تجربة الدكتور شاهريار حاسمة. لقد طور فريقه “بروتوكول الضغط الصوتي المُعمم” الذي يسمح بالحفاظ على الحالة الكمومية المُشابكة لفترة طويلة. ⏳ هذا سيُتيح قياسًا دقيقًا للاختلافات بين الحالتين عندما يُدمجان في النهاية. وقد تؤدي هذه الاختلافات إلى قياس دقيق للغاية لمعامل أوتفو. 🤯

يمكن استخدام تقنية “مُداخلات ذرية قطّة شرودنجر” (SCAI) في تطبيقاتٍ على سطح الأرض. 🌎 ستكون هذه المستشعرات، في حالة نجاحها، أكثر دقةً بألوفٍ من المرات من المُعجّلات أو المُستشعرات الجيروسكوبية التقليدية المستخدمة حاليًا في تطبيقاتٍ متنوعة. يُعد هذا المشروع خطوةً هامة نحو فهم الجاذبية الكمومية، رغم صعوبة العمل مع عدم اليقين الكمي.

المصدر: المصدر