هل سبق لك أن تساءلت عن التباين بين النسبية العامة والميكانيكا الكمومية؟ 🧐 يُعد هذا التباين لغزًا كبيرًا في الفيزياء الحديثة،
وقد حاول العلماء حله لعقود. على الرغم من وجود نظريات واعدة، إلا أن الأدلة التجريبية محدودة.
ولكن، هناك منحة جديدة من معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة لـ سليم شاهريار من جامعة نورث وسترن، لتطوير “قياس فوق دقيق للعلامة المُكافئة لمبدأ التكافؤ في الجاذبية الكمومية من الفضاء (SUPREME-GQ)”،
الأمر الذي يُمكن أن يُحدث ثورة في فهمنا للجاذبية الكمومية! 🚀

تجربة SUPREME-GQ معقدة بعض الشيء. ⚙️ تستخدم منصةً فضائيةً مُجهزةً بمستشعرٍ متشابكٍ كموميًّا ونظم تحديد مواقع دقيقة.
فما هو السر وراء أهميتها في اختبار الجاذبية الكمومية؟

دعنا نبدأ بمبدأ التكافؤ، من أهم مبادئ النسبية العامة.
ينص هذا المبدأ على أن الجاذبية والتسارع متماثلان. تُعامل النسبية العامة الجاذبية على أنها انحناء في الزمكان،
ولكن العديد من نظريات الجاذبية الكمومية تتوقع انحرافًا عن هذا التكافؤ على نطاقاتٍ دقيقة. 🔬

يستخدم الفيزيائيّون مصطلح “معامل أوتفوس” لوصف هذا الانحراف.
يُمثل مدى التقارب بين الكتلةِ الثقاليةِ والكتلةِ القصوريةِ. في النسبيةِ العامة، يجب أن تكونا متساويتين.
ولكن، مع اقترابنا من عالمِ الميكانيكاِ الكمّيةِ، تتوقع بعضُ النظرياتِ انحرافًا بينهما، أي قيمةً غيرُ صفريّةٍ لمعاملِ أوتفوس. 🤔

تم اختبار معامل أوتفوس حتى حوالي 10^-15 بواسطة تجربة MICROSCOPE،
ولكنها لم تكن دقيقةً بما يكفي لقياس مستوى 10^-18 الذي تتوقعُه بعضُ النظريات.
يدرك الدكتور شاهريار وفريقه هذا التحدي. 🧑‍🔬

يُسعى الدكتور شاهريار وفريقه لتطوير منصةٍ فضائيةٍ تستخدم مقاييس تداخل الذرات لقياس معامل أوتفوس بدقةٍ تصل إلى 10^-20.
هذا يعني إمكانية إثبات أو دحض بعض نظريات الجاذبية الكمومية. 🧪

تعتمد مقاييس تداخل الذرات على الطبيعة المزدوجة للذرات.
تقوم بتقسيم شعاعٍ من الذرات إلى مسارات منفصلة باستخدام الليزر، و ستُستخدم ذرات الروبيديوم في تجربة الدكتور شاهريار.
بعد التقسيم، تدخل الذرات في حالةٍ تشبه تجربة القطة الشهيرة لشرودينغر في ميكانيكا الكم. 🐱

للمحافظة على الحالة الكميّة المتشابكة لفترات طويلة، طور الفريق “بروتوكول الضغط الصوتي المُعمّم”.
سيُمكن ذلك من قياس الاختلافات بدقةٍ بين الحالتين عند إعادة دمجهما.
قد تؤدي تلك الاختلافات إلى قياس دقيق للغاية لمعامل أوتفويس. 💯

يمكن استخدام هذه التكنولوجيا، والتي أطلق عليها الفريق اسم “مُداخلات ذرة قطّ شرودينغر” (SCAI)،
في تطبيقاتٍ أخرى على سطح الأرض، مثل أنظمة التوجيه والملاحة والمركبات. 🚗

لا يزال هناك عملٌ كبيرٌ لإثبات إمكانية تطبيق هذه التكنولوجيا في العالم الحقيقي.
ولكن، إذا نجحت تجربة الدكتور شاهريار وفريقه، فسوف نقترب خطوةً من حل واحد من أكبر الألغاز في الفيزياء الحديثة! 🤔

للمزيد من المعلومات:

• قياس فائق الدقة لظاهرة التكافؤ في الجاذبية الكمومية في الفضاء (ناسا)
• مقالات متعلقة بالجاذبية الكمومية (جامعة يوتا)

المصدر: المصدر الأصلي