Kuantum Mekaniği ve Görelilik Teorisi Buluştu

Fizikçiler, neredeyse yüz yıl önce, serbest düşüşün bir kuantum dalgası üzerindeki etkilerini teorik olarak incelemeye başladılar. Eğer ulaştıkları çözüm yanlışsa, kuantum mekaniği ile Einstein'ın yerçekimi teorisi birbirleriyle çelişiyor demektir. Ancak bu durumu test etmek mümkün olmamıştı çünkü gerekli ölçümü yapabilecek bir interferometre inşa edilememişti.

Şimdi, Ben-Gurion Negev Üniversitesi'nden Ron Folman liderliğindeki bir ekip, Almanya, Birleşik Krallık ve ABD'den işbirlikçileriyle birlikte, Nobel ödüllü Roger Penrose'un da dahil olduğu bir grup, bu zorluğu aşmayı başardı. Ekip, bir atomun aynı anda iki olası yola sahip olduğu yeni bir interferometre geliştirdi: biri serbest düşüşü içeren yol, diğeri ise atomu tamamen hareketsiz tutan yol. Her iki yol da aynı noktada ve aynı anda sonlanıyor, bu sayede ekip, düşüşün atomun dalga benzeri özelliklerine etkisini ölçebiliyor.

Galileo'dan bu yana fizikçiler, düşen bir nesneyi nasıl tanımlayacaklarını biliyorlar; nesnenin nerede olduğu, ne kadar hızlı gittiği veya ne kadar hızlı ivmelendiği gibi. Ancak kuantum mekaniği, her nesnenin aynı zamanda bir dalga olduğunu savunuyor. Folman, "Her parçacık, ister bir araba, ister bir uzay aracı, ister bir atom olsun, bir dalgadır," diyor. "Dalgaların, deniz dalgaları veya ses dalgaları gibi, yukarı ve aşağı hareket ettiğini biliyoruz. Eğer yukarıda veya aşağıdaysanız, bu bir faz tarafından ölçülür. Faz, dalganın tepe noktasında mı yoksa dip noktasında mı olduğunuzu gösterir."

Bir atomun dalga doğası, atom neredeyse hiç hareket etmediğinde kendini gösterir; bu da ancak atomun mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa soğutulmasıyla mümkündür. Teorisyenler bu problemi ilk kez incelediklerinde, bu tür sıcaklıklar elde edilemezdi; atomları bu sıcaklıklara soğutmak ancak 1990'ların sonlarında mümkün hale geldi. Folman, "Ama bu deneye giden yolculuğun sadece başlangıcıydı," diyor.

İkinci engel ise bir fazın kendi başına ölçülememesidir; faz yalnızca bir karşılaştırma yapıldığında ortaya çıkar. Folman, "Bu, tek bir parçacığı iki yola ayırarak ve ardından bu iki yolu birleştirerek yapılan göreceli bir ölçümdür," diyor. Bu durum, iki dar yarıktan geçen parçacıkların arka planda bir ekranla etkileşime geçerek bir girişim deseni oluşturduğu çift yarık deneyinin mantığıyla aynıdır.