Chiunque abbia un diploma di scuola superiore conosce la legge universale della gravitazione di Newton: secondo questa legge, la forza gravitazionale è inversamente proporzionale al quadrato della distanza che separa la massa dalla massa gravitazionale. Al giorno d’oggi, quasi tutti hanno anche sentito parlare di meccanica quantistica grazie all’avvento del calcolo quantistico, che persino il Primo Ministro del Canada è in grado di capire.Spiegare.
Un comportamento notevole dei sistemi quantistici è la loro capacità di consentire a un oggetto di assumere due (se non più) stati contemporaneamente. Pertanto, una particella con una massa a riposo positiva (“particella massiccia”) può finire in due posti contemporaneamente. Questa non è fantascienza: infatti, gli interferometri atomici sistemano regolarmente gli atomi di cesio o rubidio in configurazioni tali che lo stato quantico dell’atomo Dividi e presenta in due puntiQuesti due luoghi potrebbero essere separati l’uno dall’altro fino a diversi centimetri.
Questi stati sono molto sensibili alla gravità, risultando nella misurazione più accurata che gli scienziati sono stati in grado di formare il campo gravitazionale terrestre, che corrisponde a 1/1015 Per esempio. Ma la domanda è: quale campo gravitazionale crea una particella massiccia in un tale stato quantico?
Per rispondere a questa domanda, hanno detto i fisici delle particelle dell’Università di Montreal Riccardo Mackenzie E Manu Paranjab Lavorano dal 2012 con il loro collega Urjit Yajnikdell’Indian Institute of Technology Bombay, India, con una borsa di studio di Cooperazione tra Quebec e Maharashtra Assegnato dal Ministero delle Relazioni Internazionali e della Francofonia del Quebec.
Insieme a molti altri studenti e collaboratori, hanno prodotto un ampio corpus di articoli di fisica teorica delle particelle e la loro ultima monografia, che è stata appena pubblicata pubblicato In Lettere di revisione fisicaIl Journal of the American Physical Society pone questa domanda: qual è il campo gravitazionale della massa in una sovrapposizione quantistica spaziale non locale? La loro sorprendente scoperta è la seguente: mentre non farebbe sapere che una particella massiccia si divide e si trova in due punti contemporaneamente, il campo gravitazionale sembra provenire da un solo punto, data la posizione di massa media. particella.
Per giungere a questa conclusione, il team ha esaminato gli esperimenti di scattering condotti dai fisici delle particelle, come in Large Hadron ColliderEsperimenti che mirano a guardare all’interno di atomi, nuclei e altre particelle subatomiche. Esperienze Dispersione anelastica profonda Effettuato alla fine degli anni ’70 del secolo scorso, dimostrò anche l’esistenza di quark nel nucleo e confermò la teoria dell’interazione forte, o cromodinamica quantistica.
Manu Paranjab
Credito: immagine per gentile concessione
“Ci sembrava ovvio che dovevamo calcolare il comportamento di diffusione gravitazionale di altre particelle rispetto alle particelle massicce non locali spaziali”, afferma Manu Paranjape.Questo calcolo consentirà di indagare sulla natura del campo gravitazionale creato dalle particelle massicce non locali. In tal modo, abbiamo dimostrato molto chiaramente che lo scattering si comporta come se la particella massiccia fosse nella sua posizione intermedia e non come se ci fosse mezza particella in ciascuna delle due posizioni spazialmente distinte.In verità, questo risultato era alquanto inaspettato. “
Ora arriva l’ardua fase del lavoro, che è la verifica empirica dei calcoli teorici degli scienziati.
Riccardo Mackenzie
Credito: immagine per gentile concessione
“Attualmente, il campo gravitazionale di un particolare atomo è troppo debole per essere osservato sperimentalmente, anche con i rivelatori di campo gravitazionale più sensibili, gli interferometri atomici”, osserva Richard Mackenzie.Tuttavia, è possibile misurare il campo gravitazionale di un gruppo di circa un miliardo di atomi.
Sebbene rappresenti molto meno di un microgrammo di materia, questo numero di atomi è approssimativamente equivalente al numero che interferisce con lo stato quantico a livello macroscopico corrispondente a quello che si considera Condensatore di Bose-Einstein. Sarebbe possibile formare una sovrapposizione spaziale non locale di un condensato di Bose-Einstein di queste dimensioni, che consentirebbe la creazione di campi gravitazionali misurabili.
Se la teoria degli scienziati può essere verificata sperimentalmente, “i risultati saranno sorprendenti”, afferma Manu Paranjab. Quindi vi invitiamo a rimanere aggiornati su questa domanda… ovunque voi siate.
su questo studio
L’articolo “Qual è il campo gravitazionale di una massa in una sovrapposizione quantistica-spaziale non locale?” , Di Orgit Yagnik e colleghi, Kan pubblicato Il 7 marzo 2023 Lettere di revisione fisica.
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