en dos lugares a la vez

Cualquiera con un diploma de escuela secundaria conoce la ley de gravitación universal de Newton: según esta ley, la fuerza gravitatoria es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa la masa de la masa gravitatoria. Hoy en día, casi todo el mundo también ha oído hablar de la mecánica cuántica gracias a la llegada de la computación cuántica, que incluso el primer ministro de Canadá es capaz de entender.Explicar.

Un comportamiento notable de los sistemas cuánticos es su capacidad para permitir que un objeto asuma dos (si no más) estados simultáneamente. Por lo tanto, una partícula con una masa en reposo positiva («partícula masiva») puede terminar en dos lugares a la vez. Esto no es ciencia ficción: de hecho, los interferómetros atómicos organizan regularmente átomos de cesio o rubidio en configuraciones tales que el estado cuántico del átomo Dividir y presentar en dos lugaresEstos dos lugares podrían estar separados entre sí por hasta varios centímetros.

Estos estados son muy sensibles a la gravedad, lo que da como resultado la medida más precisa que los científicos han podido formar del campo gravitatorio de la Tierra, que corresponde a 1/10¹⁵ por ejemplo. Pero la pregunta es: ¿qué campo gravitacional crea una partícula masiva en tal estado cuántico?

Para responder a esta pregunta, los físicos de partículas de la Universidad de Montreal dijeron ricardo mackenzie Y manu paranjab Trabajan desde 2012 con su colega Urjit Yajnikdel Instituto Indio de Tecnología de Bombay, India, con una beca de Cooperación de Quebec y Maharashtra Otorgado por el Ministerio de Relaciones Internacionales y La Francofonía de Quebec.

Junto con muchos otros estudiantes y colaboradores, han producido una gran cantidad de artículos sobre física teórica de partículas, y su última monografía, que acaba de publicarse publicado en Cartas de revisión físicaEl Journal of the American Physical Society hace esta pregunta: ¿Cuál es el campo gravitacional de la masa en una superposición cuántica espacial no local? Su sorprendente descubrimiento es el siguiente: si bien no permitiría saber que una partícula masiva se divide y está en dos lugares al mismo tiempo, el campo gravitatorio parece provenir de un solo lugar, dada la ubicación de masa promedio. partícula.

Para llegar a esta conclusión, el equipo analizó experimentos de dispersión realizados por físicos de partículas, como en Gran Colisionador de HadronesExperimentos que tienen como objetivo mirar dentro de los átomos, núcleos y otras partículas subatómicas. Experiencias Dispersión profunda inelástica Realizado a finales de la década de los 70 del siglo pasado, también probó la existencia de quarks en el núcleo y confirmó la teoría de la interacción fuerte, o cromodinámica cuántica.

«Nos parecía obvio que teníamos que calcular el comportamiento de dispersión gravitacional de otras partículas en comparación con las partículas masivas no locales espaciales”, dice Manu Paranjape. Este cálculo permitirá investigar la naturaleza del campo gravitatorio creado por las partículas masivas no locales. Al hacerlo, hemos demostrado muy claramente que la dispersión se comporta como si la partícula masiva estuviera en su posición intermedia y no como si hubiera media partícula en cada una de dos posiciones espacialmente distintas. En verdad, este resultado fue algo inesperado. «

Ahora viene la ardua etapa de trabajo, que es la verificación empírica de los cálculos teóricos de los científicos.

«Actualmente, el campo gravitatorio de un átomo en particular es demasiado débil para ser observado experimentalmente, incluso con los detectores de campo gravitatorio más sensibles, los interferómetros atómicos”, señala Richard Mackenzie. Sin embargo, es posible medir el campo gravitatorio de un grupo de alrededor de mil millones de átomos.

Aunque representa mucho menos que un microgramo de materia, este número de átomos es aproximadamente equivalente al número que interfiere con el estado cuántico en el nivel macroscópico correspondiente a lo que uno considera Condensador Bose-Einstein. Sería posible formar una superposición espacial no local de un condensado de Bose-Einstein de este tamaño, lo que permitiría la creación de campos gravitatorios medibles.

Si la teoría de los científicos se puede verificar experimentalmente, «los resultados serán sorprendentes», dice Manu Paranjab. Así que te invitamos a mantenerte al día con esta pregunta… estés donde estés.

sobre este estudio

El artículo «¿Qué es el campo gravitatorio de una masa en una superposición cuántico-espacial no local?» , Por Orgit Yagnik y colegas, Kan publicado El 7 de marzo de 2023 Cartas de revisión física.