אטומים נופלים תחת פעולת הכבידה, אך הגל הקוונטי שלהם צובר פאזה שאי אפשר לחזות ללא איחוד של שתי התיאוריות הגדולות. קבוצה בינלאומית של פיזיקאים מדדה לראשונה ישירות את הפאזה הזו בניסוי על שבב אטומי.
הניסוי בוצע במעבדה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב (ישראל) בהשתתפות מדענים מאוקספורד, מאולם וממרכזים אחרים. בצוות נכלל חתן פרס נובל רוג'ר פנרוז. החוקרים השתמשו באטומי רובידיום שקוררו כמעט לאפס המוחלט, ותמרנו אותם על שבב אטומי מיוחד באמצעות פולסים מיקרוגליים ושדות מגנטיים. הם יצרו אינטרפרומטר קוונטי של גליליאו: פיצלו את פונקציית הגל של האטום לשני חלקים, האחד הוחזק נייח והשני הורשה ליפול בחופשיות, ואז חברו שוב את המסלולים ורשמו התאבכות.
התוצאה תאמה את התחזית הנובעת מעקרון השקילות של איינשטיין, כפי שהוחל על הגל הקוונטי. הפאזה שנצברה בחלק הנופל תאמה בדיוק את הגודל הצפוי. זוהי המדידה הישירה הראשונה של פאזה קוונטית של נפילה חופשית.
דמיינו שתי סירות זהות שהחלו לנוע בו-זמנית מאותה נקודה: אחת עומדת במקום, השנייה שטה עם הזרם. כשהן נפגשות שוב, ההבדל במרחק שעברו נראה בהזזת הגלים על המים. כאן את תפקיד הזרם ממלאת הכבידה, ואת תפקיד הגלים ממלאת הפאזה הקוונטית של האטום.
הניסוי אינו מאחד את מכניקת הקוונטים ואת הכבידה ואינו מוכיח שהכבידה עצמה קוונטית. הוא מראה שעקרון השקילות נשאר נכון במצב הקוונטי. העבודה פורסמה ב-2 בספטמבר 2026 בכתב העת Science Advances.
כעת לפיזיקאים יש כלי חדש לבדיקת גבולות התחולה של התיאוריה הקוונטית בשדות כבידה ולמבחנים עתידיים עם עצמים כבדים יותר.
