Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Kiti terminų atžvilgiu ne tokie optimistiški. „Šiuo metu molekulės nėra pakankamai didelės, kad būtų galima realiai patikrinti bet kurią iš šių kolapso idėjų“, – sako Bassi. „Ta diena ateis, bet tai bus ilgas kelias.“
Nors kai kurie fizikai siekia sukurti vis didesnes kvantines superpozicijas, kiti sutelkia dėmesį į kitą tyrimų spektro galą: kas atsitinka su gravitacija mažiausiuose masteliuose.
Jau dešimtmečius fizikai bando išsiaiškinti, kaip kvantinė mechanika – kuri kalba tik tikimybėmis – galėtų kažkaip susilieti su bendrąja reliatyvumo teorija, kuri kiekvienam erdvės ir laiko taškui priskiria tikslias vertes. Dabar kai kurie pradeda sutarti dėl drąsaus sprendimo: padaryti gravitaciją atsitiktinę. Jei erdvėlaikis iš esmės yra triukšmingas, tuomet objektai nesektų gravitacijos traukos tiesiomis linijomis, o jų trajektorijose būtų įterptas tam tikras vidinis, nenuspėjamas svyravimas. Tai galėtų padėti paaiškinti, kaip maži objektai gali egzistuoti superpozicijoje nesulaužydami erdvėlaikio ir kodėl kvantinių sistemų matavimai atsitiktinai pasirenka vieną iš galimų rezultatų.
2023 m. Jonathan Oppenheim iš Londono universiteto koledžo įtvirtino šią idėją „post-kvantinėje“ teorijoje, kuri yra hibridinė sistema, leidžianti mikroskopiniam ir makroskopiniam masteliams veikti skirtingai, bet vis tiek sąveikauti. „Yra tik viena prielaida: gravitacijos laukas yra klasikinis“, – sako jis. „Visa kita išplaukia iš to.“
Ši teorija remiasi Diósi bei Antoine Tilloy iš PSL universiteto Prancūzijoje 2016 m., kurie parodė matematiškai nuoseklų būdą, kaip gravitacija gali būti atsitiktinė. Dabar Oppenheim teigia, kad klasikinio ir atsitiktinio gravitacijos lauko pakanka sutrikdyti kvantines superpozicijas, nereikalaujant jokios matavimo sąvokos ar papildomo kolapso mechanizmo. Ir, skirtingai nuo ankstesnių hibridinių modelių, kurie bando išlaikyti klasikinį erdvėlaikį, jo pasiūlymas taip pat puikiai dera su Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija, dar labiau padidindamas jo patikimumą. Oppenheimas ir jo kolegos taip pat apibūdino eksperimentą, skirtą šioms idėjoms patikrinti, labai tiksliai stebint gravitacijai veikiančio objekto masę.
Tačiau ne visiems patinka idėja paversti gravitaciją atsitiktine. Ivette Fuentes iš Sautamptono universiteto Jungtinėje Karalystėje, artima Penrose'o bendradarbė, mano, kad hipotezė apie fluktuojantį gravitacijos lauką, nepaaiškinant, iš kur atsiranda atsitiktinumas, tik slepia problemą. „Nors nesutinku su tuo, ką jis daro, man tai labai patinka“, – sako ji. „Jis randa alternatyvų būdą ir siūlo eksperimentą jam patikrinti.“
Be to, postkvantinė gravitacija dabar padeda tirti gravitacinio kolapso modelius plačiau. Neseniai fizikai tyrinėjo klasikinio gravitacijos lauko, sąveikaujančio su kvantine medžiaga, pasekmes. Jie nustatė, kad jei gravitacija yra klasikinė, ji privalo atsitiktinai kolapsuoti kvantines bangas kiekvieną kartą, kai jos sąveikauja – o tai sukeltų tam tikrą virpėjimą bangos funkcijoje, apibūdinančioje kvantines būsenas. Praėjusiais metais atskiri tyrimai, kuriems vadovavo Bassi ir Daniel Carney iš Lawrence'o Berkeleio nacionalinės laboratorijos Kalifornijoje, apskaičiavo minimalų tų svyravimų dydį. Jų analizės atveria naujas galimybes šiems modeliams patikrinti.
Per pastaruosius kelerius metus, ieškant atsitiktinumo gravitacijos lauke.
Pirmojo tipo bandymai skirti ieškoti šilumos, kurią generuoja kvantinė medžiaga, kai ją sukrečia gravitacija. Atsitiktinis gravitacijos laukas, veikiantis įkrautas daleles, priverstų jas virpėti – ir tuo pačiu metu spontaniškai spinduliuoti. Mokslininkai ieško tos spinduliuotės, medžiagas patalpinę į itin gerai ekranuotas aplinkas, kuriose jos turėtų būti apsaugotos nuo bet kokių kitų šilumos šaltinių.
Curceanu ir jos kolegos paima germanio gabalėlį, apvynioja jį švinu, užkasa jį daugiau nei kilometro gylyje po žeme ir tada ieško bet kokių netikėtų šviesos blyksnių. Naujausieksperimentai, kuriuos atliko jos komanda, dar neaptiko jokios reikšmingos anomalios spinduliuotės, o tai sugriežtina šių idėjų apribojimus ir, kai kuriais atvejais, atmeta visus modelius. Tačiau Curceanu teigia, kad neigiami rezultatai visiškai neuždaro durų kolapsų teorijoms. „Kai pašalinate paprasčiausius modelius“, – sako ji, „tada gali prasidėti tikrasis darbas.“
Kitas kanalas skirtas svyruojantiems švytuokliams, ieškant subtilaus jų judėjimo nukrypimo, kurį sukelia gravitacijos atsitiktinumas. Kai kurie mokslininkai stebi mažus siūbuojančius iškyšulius, ieškodami nepaaiškinamų judesių, kuriuos būtų galima priskirti gravitacijai. Kiti tiria mažus metalinius kubelius, nuolat laisvai krintančius Europos kosmoso agentūros palydove „LISA Pathfinder“, kuris pateikė vienus iš griežčiausių iki šiol nustatytų apribojimų. Praėjusiais metais Bassi ir jo kolegos pateikė pasiūlymą atlikti švytuoklių eksperimentus žymiai žemesnėje temperatūroje, kur trukdantys triukšmai yra daug tylesni.
Neseniai atsivėrė trečiasis kanalas, kuris galėtų mus nuvesti prie gilių atradimų apie mūsų visatą. Komanda, vadovaujama Nicola Bortollotti vadovaujama komanda Romos Sapienza universitete parodė, kad visi žlugimo modeliai, kuriuose naudojama gravitacija, taip pat turi svarbių pasekmių pačiam laikui. Tyrėjai teigia, kad atsitiktinis gravitacijos laukas, sukeliantis materijos virpėjimą, nustatytų esminę ribą, kiek tiksliai galime nustatyti laiką.
Ši riba yra daug kartų didesnė už Plancko laiką, kurį fizikai anksčiau laikė mažiausiu išmatuojamu laiko intervalu. „Galutinis laiko neapibrėžtumas gali nereikalauti ekstremalios kvantinės gravitacijos, bet gali kilti iš labiau prieinamos fizikos“, – sako straipsnio bendraautorius Curceanu.
Ši riba vis dar yra toli už pasiekiamumo ribų net ir geriausiems šiandieniniams laikrodžiams, kurie naudoja atomo energijos būsenų svyravimus. Tačiau ateities laiko matavimo tikslumo patobulinimai galėtų atverti kitą būdą išbandyti šiuos kolapso modelius. Jei jie teisingi, tūkstantmečio senumo siekis kurti vis geresnius laikrodžius vieną dieną galėtų pasiekti ribą – o ta riba galiausiai padėtų atskleisti kvantinės ir klasikinės fizikos skirtumą. Kadangi skirtingi kolapso modeliai pateikia skirtingus spėjimus, kaip greitai turėtų sumažėti šio laikrodžio tikslumas, šis metodas galėtų padėti eksperimentiniu būdu atskirti modelius.
„Tikiesi, kad laikas teka tolygiai, bet jei turi labai mažus laikrodžius, galbūt pastebėsi, kad laiko matavime yra atsitiktinumo“, – sako Bortolotti. Jei taip ir bus, sako jis, „turėsime pakeisti savo laiko sampratą.“
Net jei ateities eksperimentai uždarys duris šiam požiūriui, fizikai yra įsitikinę, kad tyrimai atskleis gilias įžvalgas apie tai, kaip mūsų griežta realybė atsiranda iš neapibrėžto atomų šokio. „Jie yra apriboti iš skirtingų pusių, skirtingų platformų ir skirtingo masės diapazono“, – sako Bassi. Šie eksperimentai po truputį mažina likusią teorinę erdvę modeliams, kurie bando pritaikyti kvantinę mechaniką gravitacijai. „Arba jie kartu ją sumažins iki nulio, ir tai bus pabaiga. Arba jie kažką atras.“
Zack Savitsky
www.newscientist.com
