Физики провели эксперимент, который исключил одну из теорий, объясняющих, почему крупные объекты не демонстрируют странные квантовые свойства. Исследование прошло в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии.
В квантовой физике частица может находиться в суперпозиции — состоянии, в котором она одновременно описывается несколькими возможными вариантами. Именно эту идею иллюстрирует знаменитый мысленный эксперимент с котом Шредингера, который до открытия коробки оказывается одновременно живым и мертвым.
В реальном мире крупные объекты не демонстрируют такого поведения. Переход от квантового состояния к привычной классической реальности называют декогеренцией. Физики пока не имеют окончательного ответа, почему и как происходит этот процесс.
Одна из теорий связывает декогеренцию с гравитацией. В 1960-х годах венгерский физик Фридьеш Каройхази предположил, что пространство-время постоянно испытывает небольшие флуктуации. Они постепенно разрушают квантовые суперпозиции. Позже эту идею развивали другие исследователи.
Проверить теорию решили в Национальной лаборатории Гран-Сассо, расположенной под землей на глубине около 1,4 километра. Толща породы защищает эксперименты от космического излучения и создает условия для поиска крайне слабых физических сигналов.
Если гравитационные флуктуации действительно существуют, они должны заставлять заряженные частицы случайным образом двигаться и ускоряться. Это сопровождалось бы слабым электромагнитным излучением.
Для поиска такого сигнала ученые использовали детектор с кристаллом германия высокой чистоты размером примерно с кофейную кружку. Его окружили слоями меди и свинца, чтобы снизить влияние фонового излучения. Исследователи собирали данные в течение 62 дней. Затем они вычли ожидаемый радиационный фон и проверили, остается ли излучение, соответствующее предсказаниям модели. Результат оказался отрицательным — искомый сигнал не обнаружили.
Это не означает, что гравитация вообще не может влиять на квантовую декогеренцию. Однако эксперимент исключил конкретную модель Каройхази в проверенной форме и сузил круг возможных объяснений. По словам физиков, отсутствие сигнала само по себе стало важным научным результатом. Современные эксперименты уже позволяют проверять идеи, которые раньше оставались преимущественно теоретическими.
Читайте также:
Аэрозольный принтер научился наносить электронные схемы на изогнутые поверхности
Первый симулятор квантовых состояний на сверхпроводниках представили в МФТИ
Квантовый маршрутизатор достиг 98% эффективности при передаче данных