Teoria relativității demonstrată prin experimente cuantice

0
421

cuantic relativitateConstruirea unui calculator cuantic poate aduce uneori beneficii neașteptate – ca de exemplu, un context propice pentru a demonstra că  teoria restrânsă a relativității a lui Albert Einstein este, în cele din urmă, corectă.

Folosind atomi în anumite stări cuantice, cercetătorii de la Universitatea din California, Berkeley, au reușit să demonstreze că spațiul arată la fel din orice direcție, așa cum prezice teoria relativității, conform Live Science.

Experimentul a folosit atomi parțial încărcați – rezultatul secundar al încercării de a construi computere cuantice.

Teoria restrânsă a relativității 

Teoria restrânsă a relativității este o piatră de temelie a fizicii moderne. Aceasta fost formulată de Einstein în 1905.

Teoria afirmă două lucruri:

  • legile fizicii sunt aceleași peste tot
  • viteza luminii este o constantă

Experimentele timpurii de măsurare a vitezei luminii utilizau fascicule de lumină perpendiculare pentru a genera modele de interferență – benzi alternative de lumină și întuneric. Cel mai celebru este experimentul Michelson-Morley, realizat în  1887, care a încercat să explice propagarea undelor de lumină. În cadrul experimentului cei doi oameni de știință au construit un aparat, interferometru. Prin intermediul lui au  împărțit raza a două fascicule de lumină între oglinzi. În urma experimentului au descoperit că viteza luminii a fost constantă.

În noul studiu, echipa de cercetători condusă de Hartmut Häffner, profesor de fizică la UC Berkeley a folosit atomi. Oamenii de știință  au pus doi atomi de calciu într-o cameră cu vid și au aplicat o tensiune alternativă, care a prins atomii în loc. Fiecare dintre atomi au avut câte doi electroni încărcați cu energie care putea fi măsurată. Atomii s-au poziționat perpendicular unul pe celălalt, determinând în jurul nucleului un volum energetic care semăna cu o popică de bowling.

În experiment, echipa a măsurat energia cinetică a electronilor de 10 ori în fiecare secundă, pe parcursul unei zile. În cazul în care teoria relativității este corectă, diferența dintre energiile electronii ar trebui să fie o constantă.

Teoria relativității confirmată prin calcul cuantic

Rezultatele obținute sunt de asemenea importante pentru alte domenii ale fizicii, inclusiv pentru modelul Standard, care descrie particulele fundamentale din care sunt făcute toate lucrurile vizibile din Univers.

Calculul cuantic l-a inspirat pe Häffner să folosească atomi în stare dublă pentru a testa teoria relativității. Pentru a face un computer cuantic, atomii trebuie captați și aduși într-o stare cuantică deosebită, numită superpoziție. Acest lucru înseamnă că nu se măsoară o stare în care sunt atomii, ci relația binară dintre aceștia. Efectul acțiunilor celor doi este identic cu efectele produse de fiecare atom în parte. Potrivit mecanicii cuantice, până în momentul în care starea unui atom nu este măsurată, nu are nici o valoare certă. Acest fapt  este ceea ce dă computerelor cuantice puterea lor de a rezolva probleme complexe mult mai rapid decât calculatoarele tradiționale o pot face.

Oamenii de știință pot folosi acest tip de experiment pentru a demonstra și alte mistere din fizică și cosmologie, după cum afirmă cercetătorii. De exemplu, „o putem folosi pentru a cerceta materia întunecată din univers”. Dacă ar exista multă materie întunecată din jurul Pământului, energiile relative ale electronilor s-ar schimba. Prezența materiei întunecate ar modifica spațiul din jur, a spus cercetătorul.

V-ar putea interesa articolele acestea de la rubrica Știință.

Emanuela Popa

Jurnal Spiritual

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here