В подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии физики проверили одну из гипотез квантовой декогеренции. Работа, опубликованная в New Journal of Physics, не обнаружила предсказанного излучения. Об этом пишет портал Известия.
Согласно квантовой механике, частица способна находиться сразу в нескольких состояниях. Такое сочетание называют суперпозицией. В макромире подобное поведение не наблюдается, а исчезновение квантовых эффектов физики именуют декогеренцией.
В 1960-х венгерский ученый Фридьеш Каройхази предложил модель, где пространство-время постоянно испытывает небольшие флуктуации — случайные отклонения от среднего значения. Эти колебания могли бы постепенно разрушать суперпозиции. Позже идею уточняли другие исследователи; новая работа проверила ее обобщенный вариант.
Прямо зафиксировать флуктуации пространства-времени нельзя. Но теория предсказывает косвенный эффект: заряженные частицы должны хаотично двигаться и ускоряться, порождая крайне слабое электромагнитное излучение. Искать этот сигнал отправились в Национальную лабораторию Гран-Сассо. Над ней — 1,4 км породы, отсекающей большую часть фона, включая космические лучи.
Детектор представлял собой кристалл высокочистого германия, по размеру сопоставимый с кофейной кружкой. Его окружали медные и свинцовые слои. Замеры длились 62 дня. После вычитания ожидаемого фона ученые сравнили остаток с предсказаниями модели.
Предсказанного излучения не оказалось. Так эксперимент не подтвердил, что описанные гравитационные флуктуации дают наблюдаемый эффект. Это не значит, что гравитация вообще не связана с декогеренцией. Результат отсекает конкретный механизм в модели Каройхази и ужесточает ограничения для похожих теорий. По словам исследователей, отсутствие сигнала — тоже значимый итог. Физикам предстоит искать другие объяснения связи квантовой механики и гравитации.
Модель Каройхази опирается на идею фундаментального предела точности. Речь о том, насколько точно можно установить положение объекта или измерить расстояние. Похожие представления о минимальной длине возникают в разных подходах — от теории струн до петлевой квантовой гравитации. По словам авторов, современные эксперименты дают возможность проверять предсказания, которые прежде казались почти недоступными для наблюдений. Рост чувствительности установок расширит такие возможности.
Работа не решает вопрос о природе декогеренции, но исключает один из вариантов объяснения. На очереди — тестирование иных моделей, где квантовые эффекты связаны с фундаментальными свойствами пространства-времени.