هل سبق لك أن تساءلت عن أكبر لغز في الفيزياء الحديثة؟ 🤔 ربما يكون الاختلاف بين النسبية العامة وميكانيكا الكم! لقد حير هذا الاختلاف العلماء لعقود. على الرغم من بعض النظريات المُقترحة، إلا أن الأدلة التجريبية قليلة. لكن الآن، لدينا سليم شاهريار من جامعة نورث وسترن، الذي يعمل على مشروع مُثير للاهتمام يسمى SUPREME-GQ، بهدف اختبار الجاذبية الكمومية باستخدام التقنيات الحديثة.

يبدو الأمر معقدًا بعض الشيء، أليس كذلك؟ 😅 ببساطة، المشروع يستخدم منصة فضائية مُجهزة بمُحسّنٍ مُشابكٍ كموميًّا. الهدف؟ الحصول على بيانات دقيقة حول الجاذبية الكمومية.

دعنا نبدأ بمبدأ التكافؤ في النسبية العامة: الجاذبية والتسارع متماثلان. النسبية العامة ترى الجاذبية كمنحنى في الزمكان، وليس قوة. لكن بعض نظريات الجاذبية الكمومية تتوقع اختلافًا على المستويات الدقيقة – حيث تدخل ميكانيكا الكم.

لقياس هذا الاختلاف، يستخدم العلماء معامل أوتوڤوس، والذي يقيس مدى تشابه الكتلة الثقالية والكتلة القصورية. في النسبية العامة، ينبغي أن يكونا متساويين. ولكن، مع ميكانيكا الكم، بعض النظريات تتوقع اختلافًا يُمثّل قيمة غير صفريَّة لمعامل أوتوڤوس.

تم اختبار قيمة هذا المعامل بواسطة تجربة MICROSCOPE حتى حوالي 10^-15. ولكن، لم تكن دقيقة بما يكفي لقياس مستوى 10^-18، الذي تتوقع بعض النظريات وجود اختلاف فيه.

يُمثّل فريق الدكتور شاهريار طموحًا كبيرًا: تطوير منصة فضائية تستخدم مقايسات الذرات لقياس معامل أوتوڤوس بدقة 10^-20. هنا، نحتاج إلى شرح أهمية التشابك الكمي في هذه المقاييس، ولهذه الغاية، سوف نستخدم مقايسات ذرات الروبيديوم.

بعد أن تُقسّم ذرات الروبيديوم إلى مسارات منفصلة بواسطة الليزر، تُصبح في حالةٍ كميةٍ مكافئة لتجربة القطة الشهيرة لشرودنجر. ولكن، لم يتمّ تحقيق هذه الحالة الميكانيكية الكمّية من قبل! لقد طور فريق شاهريار “بروتوكول الضغط الصوتي المُعمم” لضمان الحفاظ على الحالة الكمّية المتشابكة لفترات طويلة. في النهاية، ستؤدي قياسات الاختلافات بين الحالتين إلى قياس دقيق للغاية لمعامل أوتوڤوس، مما سيساعدنا على فهم الجاذبية الكمومية. 🚀

التكنولوجيا الأساسية التي أطلق عليها الفريق اسم “مُداخلِة ذرة قطّ شرودينغر” (SCAI) ستُستخدم أيضًا في تطبيقاتٍ على الأرض، مثل أنظمة التوجيه والملاحة. والأهم، هذه المستشعرات سيكون لها دقةٌ أعلى بألوفٍ من المرات من المُحسّنات التقليدية. 🎉

يحتاج الفريق إلى العمل الشاق لإثبات إمكانية تنفيذ هذه التكنولوجيا في الواقع. لكن، إذا نجحوا، فسنقترب خطوةً كبيرةً نحو فهم أفضل للجاذبية الكمومية.

موارد إضافية:

• قياس فائق الدقة في الفضاء لتوقيع مبدأ التكافؤ لجاذبية الكم
• علماء يجرون اختبارات للجاذبية الكمومية
• نهج جديد قد يكشف عن العلاقة بين الجاذبية وميكانيكا الكم
• ما هي جاذبية الكم الحلقية؟

المصدر: المصدر