Curbarea spaţiu-timpului generează "forţe mareice" care se exercită asupra funcţiei de undă a unui sistem cuantic. Folosind un interferometru cu impuls dual cercetători de la Universitatea Stanford şi Universitatea din Birmingham  au măsurat modificările apărute ca urmare a acestor forţe. Pe scurt, cercetătorii au observat că introducerea unui corp cu masă în apropierea unui sistem cuantic produce modificări ale spaţiu-timpului măsurabile, identificând pentru prima oară efectele gravitaţiei asupra unui sistem cuantic.


Un corp va fi afectat de "forţele mareice" (eng. tidal forces) ori de câte ori forţa gravitaţională modifică spaţiul ocupat de corp. Acest lucru este clar ilustrat în cazul găurilor negre.

Albert Einstein, în cadrul teoriei generale a relativităţii, propune o nouă viziune asupra Universului şi asupra teoriei gravitaţiei, arătând că gravitaţia este în fapt rezultatul curbării spaţiu-timpului de către obiectele cu masă (ori energie). Deşi teoria a fost testată la nivel macro, la nivelul stelelor şi al planetelor, este "lumea" cuantică afectată de gravitaţie (forţa gravitaţională este foarte slabă, în comparaţie cu celelalte forţe fundamentale)?

În cadrul cercetării derulate de cercetătorii menţionaţi, publicate în Physical Review Letters, conform autorilor studiului, curbarea spaţiu-timpului a fost observată pentru întâia dată la scară cuantică.


Experimentul


Pentru efectuarea cercetării s-a folosit interferometrul (dacă vă sună cunoscută denumirea, este probabil pentru că nu cu mult timp în urmă presa lumii a vorbit despre LIGO, interferometrul utilizat pentru identificarea undelor gravitaţionale, cea mai mai descoperire ştiinţifică a acestui început de mileniu).

În acest caz cercetătorii au folosit 2 interferometre atomice (care sunt diferite într-o oarecare măsură de interferometrele optice, dar principiul este acelaşi).

Într-un interferometru atomic un nor de atomi este răcit la temperaturi apropiate de zero absolut într-o cameră vidată. Atomii sunt puşi în mişcare, iar impulsuri de lumină generează o combinaţie de două stări cuantice ale căror unde călătoresc pe două căi diferite.  Atunci când atomii sunt recombinaţi, modelul de interferenţă arată dacă sunt modificări în ce priveşte lungimea traseului parcurs.

În cadrul experimentului de faţă, fiind vorba de 2 interferometre, s-au utilizat două subseturi ale aceluiaşi nor atomic. Pentru a crea curbarea spaţiu-timpului cercetătorii au plasat o bucată de plumb de 90 kg lângă capătul unui interferometru. Cum aşezarea bucăţii de plumb a fost "preferenţială", aşteptările au fost ca doar un interferometru să resimtă curbarea spațiu-timpului, ceea ce s-a şi măsurat.

Conform unuia dintre cercetători, Peter Asenbaum, "În mod intuitiv, ne-am putea gândi că aşezarea unui bucăți de plumb în apropierea interferometrului nu ar putea influenţa rezultatul experimentului. Cu toate acestea aparatul nostru este atât de sensibil, încât prezenţa plumbului a fost identificată în mod clar în măsurătorile efectuate".

Traducere şi adaptare  după: Gravity Caught Stretching Quantum Objects