Эксперимент с атомами рубидия подтвердил предсказание принципа эквивалентности Эйнштейна для квантовой системы. Исследователи разделили атомную волну на два пути, оставив одну часть неподвижной, а другую позволив ей свободно падать под действием гравитации. После объединения волн измеренная разность их квантовых фаз совпала с теоретическим расчетом.
Квантовая фаза показывает положение волны в пределах ее цикла. Полученный результат стал первым прямым измерением предсказанной фазы свободно падающего объекта. Принцип эквивалентности утверждает, что для наблюдателя, находящегося в свободном падении, воздействие гравитации локально исчезает.
Установку Quantum Galileo Interferometer создали для разделения и последующего объединения атомных волн. Команда Университета имени Бен-Гуриона в Негеве, в которую входил аспирант Ор Добковски, охладила облака атомов рубидия почти до абсолютного нуля рядом со специально разработанным атомным чипом. Микроволновые импульсы перевели атомы в состояние квантовой суперпозиции, при котором каждый атом фактически мог двигаться сразу по двум траекториям.
С помощью электрических проводников на чипе ученые формировали магнитные поля и по-разному воздействовали на части волны. Одну из них удерживали на месте магнитной силой, компенсировавшей притяжение Земли. Второй части придали импульс, после чего перевели ее в состояние, почти не реагировавшее на магнитное поле, и она свободно поднялась, а затем упала под действием гравитации.
Когда обе части снова соединили, их интерференционная картина позволила определить накопившуюся разность фаз. Результат согласовался с принципом эквивалентности и показал его совместимость с квантовой механикой в проверенных условиях. Соавтор работы профессор Оксфордского университета Влатко Ведрал сказал: “We have no consistent theory telling us why quantum physics should fail. This experiment pushes quantum mechanics into one of its most intriguing frontiers, gravity, and shows that, once again, its predictions hold.”
Исследование провели специалисты Университета имени Бен-Гуриона в Негеве, Университета Ульма и Оксфордского университета, среди соавторов — лауреат Нобелевской премии профессор сэр Роджер Пенроуз. Работа была опубликована 2 сентября 2026 года в журнале Science Advances, о чем сообщило SciTechDaily. Эксперимент не создает единой теории гравитации и квантовой механики и не доказывает, что сама гравитация имеет квантовую природу.
Масса атомов рубидия и продолжительность суперпозиции оказались недостаточными для проверки гипотезы Пенроуза о возможном нарушении квантовой механики у достаточно тяжелых объектов. Ученые рассчитывают применить метод к более массивным системам, включая нанокристаллы алмаза. Работа над таким экспериментом уже идет в той же исследовательской группе Университета имени Бен-Гуриона.