مارس 11, 2025

مستشعرات التشابك الكمي يمكن أن تختبر الجاذبية الكمية

هل تساءلت يومًا عن طبيعة الجاذبية على المستوى الكمّي؟ 🤔 يُعدّ هذا لغزًا رئيسيًا في الفيزياء الحديثة، حيث يختلف وصفها في النسبية العامة عن وصفها في الميكانيكا الكمومية. تُعدّ هذه الاختلافات مشكلةً مُحيرةً للعلماء منذ عقود. ولكن، هل هناك طريقة لحل هذا اللغز؟

يُقدم سليم شاهريار، من جامعة نورث وسترن، مشروعًا واعدًا يُسمّى “القياس الفضائي فائق الدقة لإشارة مبدأ التكافؤ للجاذبية الكمومية” (SUPREME-GQ). تمّ تمويل هذا المشروع مؤخراً من قبل معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة الجديدة، ويهدف إلى جمع بيانات تجريبية دقيقة حول الجاذبية الكمومية. 🔭

يُعدّ مشروع SUPREME-GQ تجربةً معقدةً، إذ يستخدم منصةً فضائيةً مزوّدةً بمستشعر تشابكٍ كميٍّ، وأنظمة تحديدٍ مُتطوّرة. لِفهم أهميته، دعونا نُلقي نظرةً سريعةً على مبدأ التكافؤ، أحد أهم مبادئ النسبية العامة.

ينصّ مبدأ التكافؤ على أنّه لا يمكن تمييز الجاذبية عن التسارع. وهذا المبدأ هو حجر الأساس في النسبية العامة، التي تُعرّف الجاذبية بأنّها انحناء في الزمكان. لكن بعض نظريات الجاذبية الكمية تُنبئ باختلافاتٍ دقيقةٍ عن هذا المبدأ، وخاصةً على المستويات الكمّية.

لقياس هذه الاختلافات، يستخدم العلماء “معامل إيتفوس”. يُعرّف هذا المعامل مدى التقارب بين الكتلة الجاذبية والكتلة القصورية. في النسبية العامة، يجب أن يكون هذان النوعان من الكتل متساويين. ولكن، في نظريات الجاذبية الكمية، يُمكن أن يكون هناك اختلاف طفيف، وهو ما تُشير له قيمة غير صفريّة لمعامل إيتفوس.

تمّ اختبار هذا المعامل بدقةٍ عاليةٍ حتى حوالي 10-15 بواسطة تجربة MICROSCOPE. نشر الباحثون القائمون على هذا المشروع تقريرًا في عام 2022، وحققوا قياسًا مُتطوّرًا لمعامل إيتوفوس. لكن، لم تكن دقة هذه التجربة كافيةً لاكتشاف الاختلافات التي تُنبئ بها نظريات الجاذبية الكمية، مثل نظرية الأوتار.

يستهدف مشروع SUPREME-GQ قياس هذا المعامل بدقةٍ تصل إلى 10-20 باستخدام مقاييس تداخل الذرات. ستُستخدم ذرات الروبيديوم في هذه التجارب، وستُقسّم إلى مسارات منفصلة بواسطة الليزر. وإذا لم يتمّ رصد الذرات، فسوف تدخل في حالةٍ كمّيةٍ مُتشابكةٍ تُشبه تجربة القطة الشهيرة لشرودينغر.

يُعدّ تطوير “بروتوكول الضغط الصوتي المُعمم” أحد أهمّ إنجازات الفريق. سيُتيح هذا البروتوكول الحفاظ على الحالة الكمومية المُتشابكة لفترات أطول، مما يمكّن من إجراء قياسات دقيقةٍ لاختلافاتٍ بين الحالتين. ويمكن أن تؤدّي هذه الاختلافات إلى قياسٍ دقيقٍ لمعامل إيتفوس.

بالإضافة إلى أهميته العلمية، فإنّ هذه التكنولوجيا الجديدة (SCAI) يمكن أن تُستخدم في تطبيقاتٍ متنوعة على سطح الأرض، مثل أنظمة التوجيه، والملاحة، والسيارات. سيكون لها تأثير كبير على صناعة التكنولوجيا! 🚀

اقرأ المزيد:

المصدر: Universe Today