Kvantmekaniken och den allmänna relativitetsteorin utgör grunden för den nuvarande förståelsen av fysiken - men de två teorierna verkar inte fungera tillsammans. Fysiska fenomen är beroende av rörelseförhållande mellan den observerade och observatören. Vissa regler gäller för olika typer av observerade objekt och de som observerar, men dessa regler tenderar att bryta ner på kvantnivå, där subatomära partiklar beter sig på konstiga sätt.

Ett internationellt team av forskare utvecklade ett enhetligt ramverk som skulle redogöra för denna uppenbara uppdelning mellan klassisk och kvantfysik, och de testade det med en kvantsatellit som heter Micius. De publicerade sina resultat som uteslöt en version av deras teori den 19 september Vetenskap .

Micius är en del av ett kinesiskt forskningsprojekt som kallas Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), där forskare kan undersöka sambandet med kvantfysik och klassisk fysik med hjälp av ljusexperiment. I den här studien, forskarna använde satelliten för att producera och mäta två intrasslade partiklar.

"Tack vare den avancerade teknik som Micius har gjort tillgänglig, för första gången i mänsklighetens historia, vi lyckades utföra ett meningsfullt kvantoptiskt experiment som testade den grundläggande fysiken mellan kvantteori och gravitation, " sa Jian-Wei Pan, pappersförfattare och chef för CAS-centret för excellens i kvantinformation och kvantfysik vid University of Science and Technology i Kina

Teorin Pan och teamet testade var att partiklarna skulle avkorreleras från varandra när de passerade genom separata gravitationsregioner på jorden. De olika gravitationsdragen skulle tvinga fram en kvantinteraktion som betedde sig som klassisk relativism skulle göra – partikeln med mindre gravitation skulle röra sig med mindre tvång än den med starkare gravitation.

Enligt Pan, denna "händelseformalism" försöker presentera en sammanhängande beskrivning av kvantfält som de existerar i exotisk rymdtid, som innehåller stängda tidliknande kurvor, och vanlig rumtid, som beter sig under allmän relativitet. Händelseformalism standardiserade beteende över kvantfysik och klassisk fysik.

"Om vi ​​observerade avvikelsen, det skulle betyda att händelseformalism är korrekt, och vi måste väsentligt revidera vår förståelse av samspelet mellan kvantteori och gravitationsteori, " sade Pan. "Men, i vårt experiment, vi utesluter den starka versionen av händelseformalism, men det finns andra versioner att testa. "

Forskarna såg inte partiklarna avvika från de förväntade interaktionerna som förutspåddes av kvantförståelsen av gravitation, men de planerar att testa en version av sin teori som möjliggör lite mer flexibilitet.

"Vi utesluter den starka versionen av händelseformalism, men en modifierad modell förblir en öppen fråga, " sa Pan.

För att testa den här versionen, Pan och teamet kommer att skjuta upp en ny satellit som kommer att kretsa 20 till 60 gånger högre än Micius för att testa ett bredare fält av gravitationsstyrka.