Первый прямой замер квантовой фазы свободно падающих атомов выполнила группа ученых из Великобритании, Германии, Израиля и США. Опыт поставили на атомном чипе с интерферометром Штерна — Герлаха, а результаты представили в журнале Science Advances.
Конденсат Бозе — Эйнштейна содержал около 20 тысяч атомов рубидия-87. Его охладили до 3,3 нанокельвина, после чего волновую функцию разделили на два пакета. Один пакет удерживался магнитным полем на одной высоте, второй получил импульс вверх и начал падать.
Ученые следили за расхождением пакетов: максимальная дистанция между ними достигала примерно 7,5 микрометра. Затем составляющие волновой функции сводили вместе, и по интерференционной картине вычисляли разность квантовых фаз. Она подчинялась кубической зависимости от времени свободного падения, что согласуется с принципом эквивалентности, лежащим в основе общей теории относительности.
Сформулированный ещё в 1920-х вывод о дополнительной фазе при переходе из свободно падающей системы отсчёта в лабораторную получил экспериментальное подтверждение. Расхождение с численным моделированием составило около 2,5 процента. Проектом руководил Рон Фолман из Университета Бен-Гуриона.
По словам авторов, установка не позволяет исключить все модели, нарушающие принцип эквивалентности, однако её можно адаптировать для более тонких проверок с использованием квантовых часов. Атомная интерферометрия уже приводила к открытию гравитационного эффекта Ааронова — Бома.