Kuantum mekaniği, evrenin atom ve atom altı düzeydeki işleyişini en iyi şekilde açıklayan teoridir. Genel görelilik ise Albert Einstein’ın 1915’te ortaya koyduğu ve kütleçekimini uzay-zamanın eğriliği olarak tanımlayan en başarılı kuramdır. Ancak iki teori ne yazık ki bir araya geldiklerinde uyumsuzluklar gösteriyor.
Bishop's Üniversitesi’nden Fizik Profesörü Valerio Faraoni ve ETH Zürih’ten doktora sonrası araştırmacı Andrea Giusti, The Conversation için kaleme aldıkları yazıda, “Kuantum fiziği, parçacıkların dalga gibi davrandığını ve Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ni esas alır. Bu ilkelerle uyumlu bir teori, genel göreliliği de kapsamalı ancak bugüne kadar yapılan tüm birleşim çabaları Einstein’ın teorisinden sapmalar yaratıyor” diye açıklıyor.
Bu tür teorik birleşim çabaları çoğunlukla matematiksel tutarsızlıklarla sonuçlanıyor. Yani ya kütleçekimini ya da kuantum mekaniğini henüz tam olarak anlayamıyoruz.
Almanya'dan teorik fizikçi Sabine Hossenfelder ise bu konuda şöyle diyor: “Kuantum kütleçekim etkilerinin gözlemlenemez olduğu uzun süredir düşünülüyordu çünkü diğer kuantum etkilerle karşılaştırılabilir bir yoğunluk yaratmak için olağanüstü yüksek enerji gerekiyor. Ancak bu görüş, kütlesel cisimlerin kuantum süperpozisyonlarda da bu etkileri gösterebileceğini göz ardı ediyor.”
İLK DEFA KÜTLEÇEKİM VE KUANTUMU BİR ARADA
Stevens Teknoloji Enstitüsü’nden Igor Pikovski, Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden Jacob Covey ve Harvard Üniversitesi’nden Johannes Borregaard’ın önerdiği yeni deney, kuantum mekaniği ile yerçekiminin birlikte nasıl işlediğini test edebilir.
Pikovski, “Kuantum teorisi ve kütleçekimin etkileşimi, bugün fiziğin en büyük sorunlarından biri ama aynı zamanda en heyecan verici olanı. Kuantum ağları bu etkileşimi ilk kez gerçek deneylerde test etmemizi sağlayacak” dedi.
Deney, kilometrelerce uzakta konumlandırılmış dolanık optik atomik saatlere dayanıyor. Bu saatler süperpozisyonda (aynı anda birden fazla durumda) bulunurken, Dünya’nın yerçekimi alanındaki farklı noktalarda olmaları nedeniyle zaman akışı farklı şekilde hissedilecek. Bu da kuantum mekaniği ile eğrilmiş uzay-zamanın nasıl birlikte çalıştığını görmemizi sağlayabilir.
TEORİK BİR ÖNERİ
Araştırmacılar, “Önerdiğimiz protokol, son zamanlarda geliştirilen iki teknolojiye—optik atomik saatler ve kuantum ağları—dayanıyor. Tek bir atomik saatin üç farklı noktaya yayılması sağlanabilir. Her bir düğüm çifti, dolanık Bell çiftlerini paylaşabilir. Saati oluşturan kuantum dalgası tüm düğümlere yayılırken, her bir düğümde farklı zamanlar kaydedilir. Bu zamanlar daha sonra kuantum teleportasyon yoluyla birleştirildiğinde, kuantum girişimi, zaman genleşmesi ve uzay-zaman eğriliğinin nasıl iç içe geçtiği gözlemlenebilir” diyor.
Bu deney henüz teorik bir öneri olsa da, gerçekleşmesi durumunda fiziğin en büyük sorunlarından birini çözme potansiyeline sahip olabilir.
Pikovski şu ifadelerle açıklamasını tamamladı: “Kuantum teorisinin her yerde geçerli olduğunu varsayıyoruz—ama bu gerçekten doğru mu bilmiyoruz. Belki de yerçekimi, kuantum mekaniğini değiştiriyor. Bazı teoriler bunu öngörüyor ve kuantum teknolojisi bunu test etme gücüne sahip.”
