algemeen. onderzoek. technologie

Wetenschappers staan ​​op het punt een nieuwe theorie van kwantumzwaartekracht te creëren

Klassieke modellen van fysica - bewegingswettenDe algemene relativiteitstheorie van Newton en Einstein gaan ervan uit dat objecteigenschappen zoals positie en beweging absoluut zijn. Deze theorieën zijn de bekroning van de moderne natuurkunde en beschrijven de natuur voortreffelijk, maar afzonderlijk. De algemene relativiteitstheorie behandelt grote bekende objecten en gebeurtenissen in het heelal, terwijl de kwantummechanica een onzichtbare en vreemde microkosmos omvat, waar twee deeltjes, gescheiden door duizenden lichtjaren, onmiddellijk op elkaars bewegingen kunnen reageren. Deze twee theoretische werelden, de bepaalde klassieke en de onbepaalde kwantum, werken buitengewoon goed. Klassiek voor grote massieve objecten zoals honkballen en planeten, en kwantum voor kleine lichte objecten zoals atomen en moleculen. Beide benaderingen storten echter in elkaar wanneer we proberen om massieve maar kleine objecten te bestuderen, zoals de binnenkant van zwarte gaten of het waarneembare heelal kort na de oerknal. Maar waarom?

Een nieuwe benadering zou het verband tussen zwaartekracht en kwantummechanica kunnen onthullen

Hoe het universum werkt

Zwaartekracht is de eerste fundamentele krachtwiens bestaan ​​door de mensheid is erkend, maar het wordt nog het minst begrepen. Natuurkundigen kunnen de effecten van zwaartekracht op bowlingballen, sterren en planeten met uitzonderlijke nauwkeurigheid voorspellen, maar niemand weet hoe deze kracht in wisselwerking staat met de kleinste deeltjes of quanta. Het is misschien niet verrassend dat het wetenschappers bijna een eeuw kostte om een ​​kwantumtheorie te ontwikkelen die beschrijft hoe de kleinste deeltjes van het universum met elkaar omgaan. Velen waren van mening dat één zwaartekrachtregelboek alle sterrenstelsels, quarks en alles daartussenin zou moeten beheersen.

Om een ​​radicaal nieuwe benadering vanDoor te definiëren hoe ons universum op het meest fundamentele niveau werkt, hebben wetenschappers zich gewend tot baanbrekend onderzoek op het gebied van kwantumcomputers en kwantumtechnologie. Onlangs heeft een internationaal team van experts onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Nottingham aangetoond dat alleen kwantumzwaartekracht, niet klassieke zwaartekracht, kan worden gebruikt om een ​​specifieke informatiecomponent te creëren die nodig is voor kwantumcomputers.

Zie ook: Wat is de algemene relativiteitstheorie van Einstein?

“Al meer dan honderd jaar hebben natuurkundigen ervoor gevochtenom te bepalen hoe twee fundamentele theorieën van de wetenschap, de kwantumtheorie en de algemene relativiteitstheorie, die respectievelijk microscopische en macroscopische verschijnselen beschrijven, gecombineerd worden tot een enkele overkoepelende theorie van de natuur ”, aldus hoofdauteur Dr. Richard Hole.

“Gedurende deze tijd hebben ze er twee fundamenteel ontwikkeldtegengestelde benaderingen, genaamd "kwantumzwaartekracht" en "klassieke zwaartekracht". Het volledige gebrek aan experimentele gegevens betekent echter dat natuurkundigen niet weten welke benadering de overkoepelende theorie daadwerkelijk gebruikt. Onze studie biedt een experimentele benadering om dit probleem op te lossen ”, merken de auteurs van de studie op, gepubliceerd in het Physical Review-tijdschrift.

Als je wilt weten hoe enorm de zwaartekracht islicht buigt de sterren, je krijgt een leerboek over de theoretische fysica van de algemene relativiteitstheorie. Maar als het je doel is om te begrijpen hoe elektronen door een computerchip bewegen, zul je een leerboek over kwantummechanica moeten leren.

Je vraagt ​​je misschien af: geheimen van de kwantummechanica - wat is kwantumverstrengeling?

Nieuwe theorie van kwantumzwaartekracht

Net als in de nieuwe studie, experts inde velden van kwantumcomputing, kwantumzwaartekracht en kwantumexperimenten hebben samengewerkt om een ​​onverwacht verband te ontdekken tussen de velden van kwantumcomputing en kwantumzwaartekracht, en het zelfs te gebruiken om een ​​nieuwe experimentele manier voor te stellen om te testen dat er kwantum is, niet klassiek, zwaartekracht.

“Als er geen theorie is over kwantumzwaartekracht, dan is het universum gewoon chaos. Toevallig, ”vertelde Netta Engelhardt, een theoretisch fysicus aan het MIT, aan Wired.

Het voorgestelde experiment, volgens Phys.org, is het koelen van miljarden atomen in een bolvormige val van millimeterformaat tot extreem lage temperaturen. Onder deze omstandigheden gaan de atomen over in een toestand die het Bose-Einstein-condensaat wordt genoemd en beginnen ze zich gezamenlijk te gedragen, als één groot kwantumatoom. Vervolgens wordt een magnetisch veld op het "atoom" aangelegd, zodat het alleen zijn eigen aantrekkingskracht voelt.

De auteurs van het wetenschappelijke werk merken op dat als hunde theorie van de kwantumzwaartekracht klopt, dan zullen bepaalde inconsistenties worden waargenomen bij het veranderen van de karakteristieken van het systeem. Het is opmerkelijk dat het experiment in de zeer nabije toekomst zou moeten plaatsvinden, omdat wetenschappers al over alle daarvoor benodigde technologieën beschikken. Als alles goed gaat, zullen natuurkundigen na meer dan honderd jaar onderzoek eindelijk informatie hebben over een echte, allesomvattende, fundamentele natuurtheorie. de theorie van alles.

De zwaartekrachtgolven die door de fusie worden gegenereerdneutronensterren uitgevoerd door de kunstenaar. Het primaire universum is een andere bron van zwaartekrachtgolven die, indien gedetecteerd, natuurkundigen kunnen helpen bij het ontwikkelen van een kwantumtheorie van zwaartekracht.

Lees ons kanaal in Yandex.Zen voor nog meer fascinerende artikelen over hoe het universum werkt en welke krachten het beheersen. Er worden regelmatig artikelen gepubliceerd die niet op de site staan

Dr. Marios Christodoulou uit Hong Kongde universiteit die bij deze samenwerking betrokken was, voegde toe: “Deze studie is bijzonder interessant omdat het voorgestelde experiment ook aansluit bij het meer filosofische idee dat het universum zich gedraagt ​​als een enorme kwantumcomputer die zichzelf berekent, wat aantoont dat kwantumfluctuaties in de ruimtetijd een enorme natuurlijke hulpbron zijn. voor kwantumcomputers. " In de tussentijd zullen we wachten. Wie weet, misschien staat de wereld aan de vooravond van een nieuwe, verbazingwekkende ontdekking.