Diósi–Penrose-modellen (DP) av gravitationsrelaterad vågfunktionskollaps. a, Enligt kvantgravitationen, en rumslig kvantöverlagring av ett system (röd sfär) genererar en överlagring av olika rumtidskurvaturer (grå ark), motsvarande de möjliga olika placeringarna av systemet. Penrose hävdar att en överlagring av olika rumtider är instabil och förfaller i tiden, vilket gör att systemets vågfunktion också kollapsar. Han ger en uppskattning av kollapstiden som ges i ekvation (1), vilket är snabbare för ett större system, liknande det som Diósi tidigare föreslagit. b, Masterekvationen för DP-modellen (ekvation (3)) förutsäger inte bara kollapsen av vågfunktionen, men också en allestädes närvarande Brownsk-liknande diffusion (representerad av den grå pilen) för varje beståndsdel i systemet. När beståndsdelarna är laddade (protoner och elektroner), diffusionen åtföljs av emission av strålning (vågiga orangea linjer), med ett spektrum som beror på systemets konfiguration. Detta ges av ekvation (4) i intervallet ΔE = (10–10 5 ) keV av fotonenergier. Den förutspådda strålningsemissionen är svag men potentiellt detekterbar av ett experiment utfört i en miljö med mycket låg buller. Vi utförde ett sådant experiment för att utesluta den ursprungliga parameterfria versionen av DP-modellen. Kreditera: Naturfysik (2020). DOI:10.1038/s41567-020-1008-4
Ett team av forskare från Tyskland, Italien och Ungern har testat en teori som tyder på att gravitation är kraften bakom kvantkollaps och har inte hittat några bevis som stöder det. I deras tidning publicerad i tidningen Naturfysik , forskarna beskriver underjordiska experiment som de genomförde för att testa gravitationens inverkan på vågfunktioner och vad deras arbete visade dem. Myungshik Kim, med Imperial College London har publicerat en News &Views-artikel i samma nummer, beskriva lagets arbete och konsekvenserna av deras resultat.
Kvantfysiken antyder att ett objekts tillstånd beror på dess egenskaper och hur det mäts av en observatör; tankeexperimentet som involverar Schrödingers katt är kanske det mest kända exemplet. Men teorin är inte allmänt accepterad – fysiker har bråkat i många år om begreppet, med några som hävdar att det verkar lite för antropocentriskt för att vara verkligt. Bakom teorin ligger begreppet vågformskollaps, genom vilken observation av en partikel, som ett exempel, får den att kollapsa. För att hjälpa till att förstå idén, vissa fysiker har föreslagit att kraften bakom vågformskollaps inte är en person som tittar på en partikel, men gravitationen. De antyder att gravitationsfält existerar utanför kvantteorin och motstår att tvingas in i besvärliga kombinationer som superpositioner. Ett gravitationsfält som tvingas göra det kollapsar snart, tar partikeln med sig. I denna nya insats, forskarna utarbetade ett experiment för att testa denna teori i fysisk mening.
Experimentet gick ut på att bygga en liten kristalldetektor gjord av germanium och använda den för att detektera gamma- och röntgenstrålning från protoner i germaniumets kärnor. Men innan du kör experimentet, de lindade in detektorn i bly och släppte den i en anläggning 1,4 kilometer under marknivå vid Gran Sasso National Laboratory i Italien för att förhindra att så mycket främmande strålning når sensorn som möjligt. Efter två månaders testning, laget registrerade mycket färre fotonträffar än vad teorin skulle antyda – vilket tyder på att partiklarna inte kollapsade på grund av gravitationen, som teorin föreslagit.
© 2020 Science X Network
