量子力学とアインシュタインの一般相対性理論の融合にまた一歩近づきました!

の 研究者 彼らは重力を顕微鏡レベルで測定する方法を発見し、これにより「」の理論の定式化に近づく可能性がある。量子重力」そしていくつかの重要な宇宙の謎を解決します。

量子物理学は科学者にそれについて可能な限り最良の説明を提供します 宇宙 原子よりも小さな顕微鏡スケールで。 一方、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論は、広大な宇宙スケールでの物理学の最良の説明を提供します。 しかし、両方の理論が豊富な実験検証を経てから100年が経ったにもかかわらず、もどかしいほど何かが欠けています。 20 世紀初頭に開発された 2 つの理論は強力かつ正確になりましたが、統合することを拒否しました。

この特定の行き詰まりの主な理由の 1 つは、宇宙の 4 つの基本的な力のうちの 3 つである、 電磁気、 強力な核力 そしてその 弱い核力 – 量子記述がある、 4番目の重力については量子論は存在しない。 しかし現在、国際チームがこの不均衡に対処する取り組みを進めています。 弱い重力の検出に成功 新しい技術を使用して小さな粒子にします。 研究者らは、これが「量子重力」理論につながる道の最初の暫定的なステップになる可能性があると考えている。

」1世紀にわたり、科学者たちは重力と量子力学がどのように連携して機能するかを理解しようとして失敗してきました。」とチームのメンバーでサウサンプトン大学の研究者であるティム・フックス氏は語った。量子重力を理解することで、宇宙の始まり、ブラックホールの中で何が起こっているのか、壮大な理論におけるすべての力の統一など、宇宙の謎のいくつかを解決できる可能性があります。」。

一般相対性理論と量子物理学が両立しないのは事実かもしれませんし、結局のところ、アインシュタインは量子物理学に決して慣れていませんでした。 というのは、後者には多くの矛盾した側面があるが、彼は特にその一つに極めて問題があると感じたからである。 それは彼女の意味だった もつれ。 後者は、ある粒子の特性を変更すると、宇宙全体であっても、すぐに別の粒子の特性が変化するような粒子の調整に関係しています。 アインシュタインは、この性質が自分の限界を超えていると考えました ローカルリアリズム。

局所的実在論は、物体は常に明確な特性を持ち、これらの物体間の相互作用は距離と光の速度によって制限されるという考え方であり、特殊相対性理論の基礎としてアインシュタインによって導入された普遍的な速度制限です。 実際、特殊相対性理論は、もともと一般相対性理論の定式化につながった理論です。 しかし、アインシュタインの反対にもかかわらず、研究者たちは、量子物理学のもつれやその他の矛盾した側面が、亜原子スケールでの現実の真の要素であることを実際に実証しました。

この証明は、多くの先駆的な実験によって達成されました。 たとえばフックス氏らは、アラン・アスペクト氏、ジョン・クラウザー氏、もつれの非局所的性質を実験的に検証して2022年ノーベル物理学賞を受賞したアントン・ザイリンガー氏などの物理学者の足跡をたどっている。

サウサンプトン大学、ライデン大学、フォトニクス・ナノテクノロジー研究所の科学者を含む研究者らは、新しい量子実験で、 超電導磁気「トラップ」 に 弱い重力を測定する この方法でこれまでに調査が試みられた最小の質量。

この小さな粒子は、約 100 ℃の温度で超電導トラップ内に浮遊しました。 -273℃これは絶対零度よりわずか数センチメートル高い温度であり、すべての原子の運動が停止する仮定の温度です。 この低温は粒子の振動を最小限に抑えるために必要でした。 チームはついに1を数えた 重力引力 粒子に 30「アトニュートン」。

研究された粒子にかかる重力がどれほど小さいかを理解するには、次のことを考えてください。 ニュートン 1キログラムの質量に毎秒1メートルの加速度を与えるのに必要な力として定義されます。 そして 30アトニュートン と同等です 0.0000000000000003ニュートン。

」これまでに記録された最小質量での重力信号の測定に成功したということは、すべてがどのように連携して機能するか最終的に理解することにまた一歩近づいたことを意味します。“、 言った フックス。 」今後、この手法を使用してソースの縮小を開始し、両側の量子の世界に到達します」。

私たちは、重力と量子の世界に関する新たな発見につながる可能性のある科学のフロンティアを拡大しています。 超低温と粒子の振動を隔離する装置を使用する私たちの新しい技術は、量子重力測定の前進となる可能性があります。 これらの謎を解明することは、最も小さな粒子から最大の宇宙構造に至るまで、宇宙の構造そのものに関するさらなる秘密を解明するのに役立ちます。

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