Атомы падают под действием гравитации, но их квантовая волна накапливает фазу, которую невозможно предсказать без объединения двух великих теорий. Международная группа физиков впервые напрямую измерила эту фазу в эксперименте на атомном чипе.
Эксперимент провели в лаборатории Университета Бен-Гуриона в Негеве (Израиль) при участии учёных из Оксфорда, Ульма и других центров. В команду вошёл нобелевский лауреат Роджер Пенроуз. Исследователи использовали рубиновые атомы, охлаждённые почти до абсолютного нуля, и манипулировали ими на специальном атомном чипе с помощью микроволновых импульсов и магнитных полей. Они создали квантовый интерферометр Галилея: разделили волновую функцию атома на две части, одну удержали неподвижно, вторую позволили свободно падать, а затем снова свели пути и зарегистрировали интерференцию.
Результат совпал с предсказанием, которое следует из принципа эквивалентности Эйнштейна, применённого к квантовой волне. Фаза, набранная падающей частью, точно соответствовала ожидаемой величине. Это первое прямое измерение квантовой фазы свободного падения.
Представьте две идентичные лодки, стартовавшие одновременно из одной точки: одна стоит на месте, вторая плывёт по течению. Когда они встречаются снова, разница в пройденном пути видна по смещению волн на воде. Здесь роль течения играет гравитация, а роль волн — квантовая фаза атома.
Эксперимент не объединяет квантовую механику и гравитацию и не доказывает, что гравитация сама квантовая. Он показывает, что принцип эквивалентности остаётся верным в квантовом режиме. Работа опубликована 2 сентября 2026 года в журнале Science Advances.
Теперь у физиков появился новый инструмент для проверки границ применимости квантовой теории в гравитационных полях и для будущих тестов с более тяжёлыми объектами.
