Den svaga ekvivalensprincipen (WEP) är en nyckelaspekt av klassisk fysik. Den säger att när partiklar är i fritt fall, banorna de följer är helt oberoende av deras massor. Dock, det är ännu inte klart om denna egenskap även gäller inom det mer komplexa området kvantmekanik. I ny forskning publicerad i EPJ C , James Quach vid University of Adelaide, Australien, bevisar teoretiskt att WEP kan kränkas av kvantpartiklar i gravitationsvågor - krusningarna i rymdtiden som orsakas av kolossala händelser som sammansmältning av svarta hål.

Förutom att lösa en långvarig debatt inom kvantteorin, Quachs fynd kan leda till utvecklingen av avancerade nya material, inklusive vätskor med oändlig konduktivitet och noll viskositet. Dessa skulle kunna användas som avancerade gravitationsvågsdetektorer och kan till och med leda till enheter som kan spegla gravitationsvågor och skörda deras energi. Quach baserade sitt tillvägagångssätt kring en princip som heter "Fisher information" - ett sätt att mäta hur mycket information en observerbar slumpvariabel bär på en viss okänd parameter. Här, den slumpmässiga variabeln beskriver positionen för en kvantpartikel i ett gravitationsfält, medan den okända parametern är dess massa. Om WEP följdes, Fisher-informationen bör vara noll i detta fall.

Genom sina beräkningar, Quach skrev om en ekvation som beskrev WEP för fritt fallande kvantpartiklar, att införliva deras Fisher-information. Han visade att medan dessa partiklar lyder WEP i statiska gravitationsfält, deras banor kan verkligen ge bort information om deras massa när de passerar genom gravitationsvågor. För första gången, beräkningen karakteriserar exakt hur WEP kan kränkas av kvantpartiklar, och ger viktiga insikter för framtida studier som söker efter kränkningen genom verkliga experiment.