Měřit gravitaci mikroskopických objektů není jen tak. Kredit: University of Southampton.

Obecná relativita a kvantová mechanika představují rub a líc reality. Jsou navzájem nevyhnutelně propojené, a přesto jsou od sebe nesmírně vzdálené. Navzájem si nerozumějí. Fyzici se je sice už dlouho snaží sblížit, je to ale herkulovský úkol. Stále moc nechápeme, jak by měla gravitace fungovat v říši kvant a doposud jsme neviděli žádný realistický experiment, který by pracoval s kvantovou verzí gravitace.

Hendrik Ulbricht. Kredit: University of Southampton.

Odborníci britské University of Southampton a dalších institucí nedávno uspěli v pozoruhodném experimentu, který představuje další milník v pátrání po kvantové gravitaci. Vedoucí výzkumu Tim Fuchs a jeho kolegové využili komplikovanou aparaturu, která zahrnovala supravodivá zařízení, magnetická pole, citlivé detektory a vibrace.

S tímto vybavením badatelé dokázali změřit gravitační sílu částice o hmotnosti 0,43 miligramu, která levitovala za teploty asi jedné setiny stupně nad absolutní nulou. Naměřili nepatrnou gravitační sílu o velikosti 30 attonewtonů, čili 30 krát 10 na mínus 18. Je to rekord a zatím nejvíce hluboký průnik do gravitace v mikroskopickém měřítku.

Logo. Kredit: University of Southampton.

Jak si pochvaluje Fuchs, vědci si již celé století lámou hlavy s tím, jak může fungovat gravitace, čili obecná relativita společně s kvantovou mechanikou. Změření gravitační síly mikroskopického objektu sice určitě nezodpoví všechny otázky, ale mohlo by nás posunout blíže ke kvantové gravitaci. Ta je velmi lákavá, protože by mohla matematicky vymazat nepříjemné singularity v nitru černých děr nebo ve výhni Velkého třesku.

Fuchsův kolega Hendrik Ulbricht, rovněž z University of Southampton, upozorňuje na to, že navzdory nepopiratelnému úspěchu je výzkum vlastně v počátcích. Jejich metoda se ukázala jako slibná, takže Ulbricht očekává, že výsledky otevřou dveře podobným experimentům s ještě menšími objekty a slabšími silami.

Video: Hendrik Ulbricht - Testing quantum mechanics and gravity by levitated mechanical systems

Literatura

Phys.org 23. 2. 2024.

Science Advances online 23. 2. 2024.