Top.Mail.Ru
9 октября 2026
Наука • Космос • Технологии • Новая реальность
Сейчас
Наука

Эксперимент с атомами рубидия подтвердил квантовую фазу свободного падения и принцип эквивалентности Эйнштейна

Эксперимент с атомами рубидия подтвердил предсказание принципа эквивалентности Эйнштейна для квантового объекта. Исследователи разделили атомную волну на два пути, один из которых удерживали неподвижным, а другой позволили свободно падать под действием гравитации. После объединения волн измеренная разность их квантовых фаз совпала с теоретическим расчётом.

Квантовая фаза показывает положение волны в пределах её цикла. Зафиксированное различие между двумя частями волны стало первым прямым измерением предсказанной фазы свободно падающего объекта. Ранее квантовые частицы уже применяли для изучения гравитации, однако в этом случае непосредственно сравнили свободно падающую атомную волну с неподвижной.

Работу выполнили специалисты Университета имени Бен-Гуриона в Негеве, Университета Ульма и Оксфордского университета. Среди соавторов — лауреат Нобелевской премии профессор сэр Роджер Пенроуз. Результаты опубликовали 2 сентября 2026 года в журнале Science Advances, о чём сообщило SciTechDaily.

Для опыта учёные использовали интерферометр «Квантовый Галилей», способный разделять и снова соединять атомные волны. Облако атомов рубидия охладили почти до абсолютного нуля и поместили рядом со специально созданным атомным чипом. Микроволновые импульсы перевели атомы в состояние квантовой суперпозиции, при котором каждая частица фактически следовала сразу по двум траекториям.

Одну часть волны удерживали на месте с помощью направленной вверх магнитной силы, компенсировавшей действие гравитации. Вторую часть сначала подняли магнитным импульсом, а затем перевели в состояние, почти не реагировавшее на магнитное поле, после чего она свободно двигалась вверх и вниз под действием гравитации. Когда обе части снова встретились, их интерференционная картина позволила определить накопившуюся разность фаз.

  Таяние льдов ведет к сокращению популяции белых медведей в Канаде

Принцип эквивалентности утверждает, что для свободно падающего наблюдателя действие гравитации локально исчезает. Совпадение измеренного результата с расчётом показывает, что этот принцип согласуется с квантовой механикой в проверенных условиях. «У нас нет непротиворечивой теории, которая объясняла бы, почему квантовая физика должна дать сбой. Этот эксперимент выводит квантовую механику на один из самых интригующих рубежей — к гравитации — и вновь показывает, что её предсказания выполняются», — заявил соавтор исследования профессор Влатко Ведрал из Оксфордского университета.

Опыт не создал единой теории гравитации и квантовой механики и не доказал, что сама гравитация является квантовой. Он также не позволил проверить гипотезу Пенроуза о возможном нарушении квантовой механики для достаточно массивных объектов, долго сохраняющих суперпозицию. Использованные атомы рубидия не достигли необходимых для такой проверки масс и временных масштабов, поэтому исследователи планируют применить метод к более тяжёлым объектам, включая нанокристаллы алмаза; соответствующий эксперимент уже ведётся в той же группе Университета имени Бен-Гуриона.