La meccanica quantistica e la teoria della relatività generale formano il fondamento dell’attuale comprensione della fisica, eppure le due teorie sembrano non funzionare insieme. I fenomeni fisici si basano sulla relazione del moto tra l’osservato e l’osservatore. Alcune regole sono vere tra i tipi di oggetti osservati e quelli osservanti, ma quelle regole tendono a infrangersi a livello quantico, dove le particelle subatomiche si comportano in modo strano.
Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato un framework unificato che spiegherebbe questo apparente contrasto tra fisica classica e fisica quantistica e lo hanno messo alla prova usando un satellite quantico chiamato Micius. Hanno pubblicato i loro risultati escludendo una versione della loro teoria il 19 settembre in Science.
Micius fa parte di un progetto di ricerca cinese chiamato Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), in cui i ricercatori possono esaminare la relazione tra la fisica quantistica e classica facendo esperimenti con la luce. In questo studio, i ricercatori hanno usato il satellite per produrre e misurare due particelle intrecciate.
“Grazie alle tecnologie avanzate messe a disposizione da Micius, per la prima volta nella storia umana, siamo riusciti a eseguire un significativo esperimento ottico quantico testando la fisica fondamentale tra teoria quantistica e gravità“, ha spiegato Jian-Wei Pan, autore di articoli e direttore del centro CAS per l’eccellenza nell’informazione quantistica e nella fisica quantistica presso l’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina.
La teoria che Pan e il team hanno testato comportava l’ipotesi che le particelle si sarebbero decorrelate l’una dall’altra attraversando regioni gravitazionali separate della Terra.
Le diverse spinte gravitazionali forzerebbero un’interazione quantistica che si comporta come il relativismo classico: la particella nella zona a minore gravità si muoverebbe con meno vincoli rispetto a quella posta in un’area a gravità maggiore.
Secondo Pan, questo “formalismo degli eventi” tenta di presentare una descrizione coerente dei campi quantistici come esistono nello spaziotempo esotico, che contiene curve simili alle curve temporali chiuse, e il tempo spaziale ordinario, che si comporta in termini di relatività generale. Il formalismo degli eventi ha standardizzato il comportamento tra la fisica quantistica e quella classica .
“Se osservassimo deviazione, significherebbe che il formalismo degli eventi è corretto e dobbiamo sostanzialmente rivedere la nostra comprensione dell’interazione tra teoria quantistica e teoria della gravità“, ha detto Pan. “Tuttavia, nel nostro esperimento, abbiamo escluso la versione forte del formalismo degli eventi, ma ci sono altre versioni da testare“.
I ricercatori non hanno visto le particelle deviare dalle interazioni attese, previste dalla comprensione quantistica della gravità, ma hanno in programma di testare una versione della loro teoria che consente un po’ più di flessibilità.
“Abbiamo escluso la versione forte del formalismo degli eventi, ma un modello modificato rimane una domanda aperta“, ha concluso Pan.
Per testare questa versione, Pan e il team lanceranno un nuovo satellite che orbiterà da 20 a 60 volte più in alto di Micius per testare un campo di gravità più ampio.
Ulteriori informazioni: “Test satellitari di un modello di decoerenza quantistica indotto gravitazionalmente” Science (2019). science.sciencemag.org/lookup/… 1126 / science.aay5820
