Može li ažurirani Feynmanov eksperiment konačno dovesti do teorije svega?

Već više od stotinu godina, dvije vodeće teorije u fizici su imale nepomirljive razlike, a naučnici su se trudili da nađu načine da ih spoje, bez uspeha. Eksperiment koji je 1957. godine predložio američki fizičar Richard Fayman, sada je izmijenjen, a rezultati mogu biti značajni.

Naučnici na Univerzitetu Oxford i Univerzitetskom koledžu London (UCL) pokušavaju da preurede Feynmanov eksperiment i time se nadaju da će se dramatično popraviti stvari. Da li smo blizu Teorije svega? To bi uključilo sve četiri fizičke sile: gravitaciju, elektromagnetizam i jake i slabe nuklearne sile, u jednu solidnu radnu teoriju.

Do sada je teorijski fizičar Steven Weinberg, i sam Nobelovac, uspio da kombinira elektromagnetizam i slabu nuklearnu silu. Konačna teorija – kako je Weinberg naziva, označila bi kraj fizike onako kako ju znamo. Iako zakoni opšte relativnosti i kvantne mehanike rade izuzetno dobro u svojim sferama, neka od pravila koja regulišu jednu oblast ne rade u drugoj, i obrnuto. Na primer, relativnost objašnjava gravitacionu silu koja se odnosi na tijela na Zemlji ili u Svemiru. Ali se raspada na kvantnom nivou.

Trenutna nadogradnja na Feynmanov prijedlog se fokusira na kvantnu gravitaciju. Dva rada o predstojećem eksperimentu objavljena su u časopisu Physical Review Letters. U prvim istraživanjima pišu: “Razumijevanje gravitacije u okviru kvantne mehanike jedan je od velikih izazova u savremenoj fizici.” Predloženo je puno eksperimenata, ali se pokazalo izuzetno teškim za testiranje kvantne gravitacije u laboratoriji.

Jedan od razloga, istraživači pišu u drugom radu: “Kvantni efekti u gravitacionom polju su izuzetno mali, za razliku od onih u elektromagnetnom polju.” Sougato Bose vodi UCL tim. On je rekao za “Physics World”: “Na primjer, čak i elektrostatička sila između dva elektrona prekoračuje gravitacijsku sila između dva kilograma mase za nekoliko reda magnitude.”

Ovi fizičari vjeruju da ako mogu da otkriju gravitaciju na kvantnom nivou, to bi nam pomoglo da bolje razumijemo zašto tamo funkcioniše tako različito, i možda otkrijemo tajnu kojom se krećemo između naše dvije teorije koja prevladavaju. Fejnmanova ideja za testiranje kvantne gravitacije vrti se oko superpozicije. Smatra se da čestica postoji u svim mogućim položajima ili pozicijama odjednom, sve dok se ne mjeri. Onda možete da smanjite njenu tačnu lokaciju (ili brzinu, ali ne i oboje). Fejnman je špekulisao da bi se korišćenjem kvantnog zapleta mogla uhvatiti mala masa i staviti ju unutar gravitacionog polja, uzrokujući da se na kvantnom nivou zaplete u polje. Zatim bi fizičar mogao da otkrije smetnje u polju, prije nego što kaže položaj mase. Sama miješanja dovela bi do toga da masa uzme jedinstvenu, specifičnu lokaciju ili oblik, što bi se desilo prije nego što bi se masa odvojila od polja. I na taj način, kvantna gravitacija bi se mogla otkriti.

Istraživači iz Oksforda Chiara Marletto i Vlatko Vedral brinuli su se da, pošto se zapletanje ne mjeri direktno u Feynmanovom predloženom eksperimentu, to ne bi dalo direktne dokaze o kvantnoj gravitaciji. Kvantizujući ne jednu, već dvije mase i da ih se zaplete, fizičari iz Oksforda kažu da se kvantna gravitacija može direktno detektovati. Svaka masa bi bila u superpoziciji i zapeta u polje kvantne gravitacije. Fizičari UCL-a dodali su svoj element, “kvantni gravitacioni posrednik”, da bi se upletao u mase.Da bi se izvršio eksperiment, dva identična interferometra biće postavljena jedan pored drugog. Ovi se obično razdvajaju u svoje sastavne dijelove. Ali, na kvantnom nivou, ovi uređaji ometaju masovnu funkciju kvantnog talasa, kako bi pokrivali svoje kvantno stanje. Ako gravitacija radi na kvantnom nivou, dvije mase će se zapljusnuti prije nego što svaka napusti svoj interferometar.

Dr Marletto objašnjava u Physics World:

“Naša dva tima su uzimala malo drugačije pristupe prijedlogu. Vedral i ja smo dali opšti dokaz činjenice da bilo koji sistem koji može posrediti zapletanje između dva kvantna sistema sam mora biti kvantni. Sa druge strane, Bose i njegov tim su razgovarali o detaljima specifičnog eksperimenta, koristeći dva stanja okretanja da bi se stvorila prostorna supozicija masa.Ovo nije nikakav dogovor. Elektromagnetne sile mogu ometati prepletanje prije nego što istraživači mogu da izmijere efekte kvantne gravitacije. Čak i ako se gravitaciono polje kvantizuje, kvantnu gravitaciju može biti teže otkriti nego što to naučnici predviđaju. Ali ako to funkcioniše, to bi moglo dovesti do velikog prodora.”

Izvor: http://bigthink.com/philip-perry/an-updated-feynman-experiment-could-heal-the-rift-between-quantum-mechanics-and-general-relativity

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *