Гравитацию проверят на квантовость с помощью вращения ⚡ экспресс
Ранее гравитационно-индуцированное запутывание предлагалось как способ проверки неклассичности гравитации в настольных экспериментах, но ограничивалось ньютоновским пределом. Настоящая работа исследует запутывание, порождаемое эффектом увлечения инерциальных систем (frame dragging). Рассчитана фаза запутывания между вращательными степенями свободы массивного источника и траекториями пробной частицы в интерферометре. Использованы два подхода: эволюция Шрёдингера с квантованным гамильтонианом Лензе–Тирринга в пределе большого углового момента и вычисление действия линейной квантовой гравитации на массовой оболочке в приближении стационарной фазы. Оба метода дают одинаковую фазу, совпадающую с разностью собственных времён плеч интерферометра. Интеграл по путям дополнительно показывает, как гравитационное запаздывание модифицирует фазу, делая описание явно локальным и релятивистски причинным. При стандартных предположениях о локальности и медиаторах обнаруженное запутывание свидетельствовало бы о неклассичности гравитационного взаимодействия.
Теория Эйнштейна утверждает: вращающееся массивное тело увлекает пространство за собой, словно ложка — густой мёд. Это явление называют увлечением пространства, и особенно ярко оно проявляется у чёрных дыр и нейтронных звёзд. Но слабый след есть даже у предметов на лабораторном столе.
В новом эксперименте микрочастица полетит мимо тяжёлого вращающегося шара по двум разным траекториям. Из-за того что «мёд» на каждой дорожке течёт с чуть разной скоростью, время для частицы идёт неодинаково. Расхождение составит ничтожную долю дрожания атома, но этого хватит, чтобы пути спутались на квантовом уровне. В точке встречи частица проявит себя прошедшей по обоим маршрутам сразу, и детектор это зафиксирует.
Если опыт удастся, он впервые покажет, что гравитация играет по правилам квантов. Сегодня физика расколота: теория относительности описывает звёзды, квантовая механика — атомы, а вместе они не сходятся. Такой настольный эксперимент станет мостом к единой картине, связывающей чёрные дыры и первые мгновения искривления пространства-времени после Большого взрыва.
🎯 Вращение Земли тоже увлекает пространство: в 2011 году спутники Gravity Probe B зафиксировали, как наша планета закручивает вокруг себя пространство-время, смещая гироскопы на 37 миллисекунд дуги в год.
🎬 Идея квантовой гравитации вдохновляет фантастов на создание устройств, управляющих пространством-временем, — от варп-двигателей до гравитационных скафандров.