مستشعرات التشابك الكميّ قد تُختبر الجاذبيّة الكميّة
هل تتساءل عن أكبر تحدٍّ في الفيزياء الحديثة؟ 🧐 ربّما يكون التوفيق بين النسبية العامة وميكانيكا الكمّ. هذا التباين يُشكّل لغزاً مُحيرًا لأجيال من العلماء. ولحسن الحظ، يبدو أن هناك أملًا جديدًا! 💡
منحةٌ جديدة من معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة، منحت سليم شاهريار من جامعة نورثويسترن، فرصةً لمعالجة هذا اللغز من خلال مشروع “القياس الفضائي المُتناهي الدقة للتوقيع المكافئ لمبدأ الجاذبية الكمومية (SUPREME-GQ)”. سيركّز هذا المشروع على جمع بياناتٍ تجريبيةٍ دقيقة حول هذا الموضوع، آملين في حلّ هذا اللغز العلمي! 🚀
تجربةٌ مُعقدةٌ، بالطبع! 🔬 ستُستخدم منصة فضائية مزوّدة بمُحسّنٍ مُشابكٍ كموميًّا ونظم تحديد مواقع دقيقة. لكن لماذا ستساعدنا في اختبار الجاذبية الكمية؟ لنلقِ نظرةً على مبدأ التكافؤ، من أهمّ مبادئ النسبية العامة.
ينص مبدأ التكافؤ على أن الجاذبية والتسارع متماثلان. هذا هو جوهر النسبية العامة، التي ترى الجاذبية كمنحنى في الزمكان بدلاً من قوة. لكن بعض نظريات الجاذبية الكمية تتوقع انحرافًا عن هذا التكافؤ على نطاقات دقيقة، حيث تدخل ميكانيكا الكمّ في اللعبة.
لِوَصفِ هذا الانحراف، يستخدم الفيزيائيّون “معامل أوتفوس”. يُوضّحُ مدى القرابة بين الكتلة الجاذبية والكتلة القصورية. في النسبية العامة، يجب أن تكون متساويتين. لكنّ بعض نظريات الجاذبية الكمومية تُتنبّأ بوجود فرق بينهما، يُمثّلُه معامل أوتفوس غير صفري.
تمّ اختبار قيمة هذا المعامل حتى حوالي 10-15 بواسطة تجربة MICROSCOPE، التي صُممت لهذا الغرض. في عام 2022، نشر الباحثون نتائج دقيقة لقياس معامل Eötvös. لكن، لم تكن هذه التجربة دقيقة بما فيه الكفاية لقياس مستوى 10-18 الذي تُتنبّأ به نظريات مثل نظرية الأوتار. هنا يأتي دور الدكتور شاهريار وفريقه. 🚀
يُطمحون لتطوير منصة فضائية دقيقة تُستخدم لقياس قيمة المعامل إلى 10-20، ممّا قد يُساعدنا في إثبات أو دحض بعض نظريات الجاذبية الكمية. ستستخدم المقاييس التداخل الذريّ، باستخدام الطبيعة المزدوجة للذرات. في تجربة الدكتور شاهريار، ستكون هذه ذرات الروبيديوم.
سيكون عليهم أولاً فهم كيفية استخدام التشابك الكمي في المقاييس التداخل الذريّ. أحد أهمّ التحدّيات هو الحفاظ على الحالة الكمية المتشابكة لفترة طويلة. هذا سيمكنهم من قياس الاختلافات بدقة بين الحالتين عندما تُدمَج مجدداً. قد تؤدّي هذه الاختلافات إلى قياسٍ دقيقٍ للغاية لمعامل أوتفوس.
بإمكان التكنولوجيا التي يُطوّرُها الفريق، “مُداخل مُتداخل ذريّ لقطة شرودنجر” (SCAI)، أن تُستخدَم في تطبيقات أرضية، مثل أنظمة التوجيه والملاحة. ستكون هذه المستشعرات أكثر دقةً بألف مرة من المسارعات أو المُدافعات العادية. سيكون هناك عملٌ شاقٌّ لإثبات إمكانية تنفيذ هذه التكنولوجيا في العالم الحقيقيّ، لكنّ النتائج ستكون جديرة بالاهتمام.
تعرف على المزيد: