หากคุณเชื่อเรื่องไสยศาสตร์ แมวดำที่ขวางทางคุณจะโชคร้ายบาคาร่า แม้ว่าคุณจะรักษาระยะห่างไว้ ในทำนองเดียวกัน ในฟิสิกส์ควอนตัม อนุภาคสามารถสัมผัสถึงอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่พวกมันไม่เคยสัมผัสโดยตรง ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าเอฟเฟกต์ควอนตัมที่น่าขนลุกนี้ไม่ได้มีไว้สำหรับสนามแม่เหล็กเท่านั้น แต่สำหรับแรงโน้มถ่วงด้วย และไม่ใช่ไสยศาสตร์
โดยปกติ เพื่อสัมผัสถึงอิทธิพลของสนามแม่เหล็ก อนุภาคจะต้องผ่านเข้าไป แต่ในปี 1959
นักฟิสิกส์ Yakir Aharonov และ David Bohm ทำนายว่า ในสถานการณ์เฉพาะ ภูมิปัญญาดั้งเดิมจะล้มเหลว สนามแม่เหล็กที่อยู่ภายในบริเวณทรงกระบอกสามารถส่งผลกระทบต่ออนุภาค เช่น อิเล็กตรอน ซึ่งไม่เคยเข้าไปในกระบอกสูบ ในสถานการณ์สมมตินี้ อิเล็กตรอนไม่มีตำแหน่งที่ชัดเจน แต่อยู่ใน “ตำแหน่งซ้อน” สถานะควอนตัมที่อธิบายโดยอัตราต่อรองของอนุภาคที่จะเกิดขึ้นในสองตำแหน่งที่แตกต่างกัน อนุภาคที่แตกแต่ละอันพร้อมกันใช้เส้นทางที่แตกต่างกันสองเส้นทางรอบ ๆ กระบอกแม่เหล็ก แม้จะไม่เคยสัมผัสอิเล็กตรอน และด้วยเหตุนี้จึงไม่ออกแรงใดๆ กับอิเล็กตรอน สนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนรูปแบบของตำแหน่งที่พบอนุภาคเมื่อสิ้นสุดการเดินทางนี้ เช่นการทดลองต่างๆได้รับการยืนยันแล้ว ( SN: 3/1/86 )
ในการทดลองครั้งใหม่ นัก ฟิสิกส์ รายงานใน วารสาร Science 14 มกราคม “ทุกครั้งที่ฉันดูการทดลองนี้ ฉันก็ชอบ ‘มันวิเศษมากที่ธรรมชาติเป็นแบบนั้น’” นักฟิสิกส์ Mark Kasevich จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว
Kasevich และคณะได้ปล่อยอะตอมของรูบิเดียมภายในห้องสุญญากาศสูง 10 เมตร ยิงด้วยเลเซอร์เพื่อใส่ลงในควอนตัม superpositions เพื่อติดตามสองเส้นทางที่แตกต่างกัน และดูว่าอะตอมตกลงมาอย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อนุภาคไม่ได้อยู่ในเขตปลอดสนามโน้มถ่วง การทดลองนี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้นักวิจัยสามารถกรองผลกระทบของแรงโน้มถ่วงออกไปได้ โดยเผยให้เห็นอิทธิพลของ Aharonov-Bohm ที่น่าขนลุก
การศึกษานี้ไม่เพียงแต่เผยให้เห็นผลกระทบทางฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงในบริบทใหม่
แต่ยังแสดงศักยภาพในการศึกษาผลกระทบที่ละเอียดอ่อนในระบบแรงโน้มถ่วง ตัวอย่างเช่น นักวิจัยตั้งเป้าที่จะใช้เทคนิคประเภทนี้ในการวัดค่าคงที่โน้มถ่วงของนิวตัน (G) ได้ดีกว่า ซึ่งเผยให้เห็นความแรงของแรงโน้มถ่วงและปัจจุบันรู้ไม่แม่นยำกว่าค่าคงที่พื้นฐานอื่นๆ ของธรรมชาติ ( SN: 8/29/18 )
ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการรบกวนคือหัวใจสำคัญของการทดลองนี้ ในฟิสิกส์ควอนตัม อะตอมและอนุภาคอื่นๆ มีลักษณะเหมือนคลื่นที่สามารถบวกและลบได้ เช่นเดียวกับคลื่นสองลูกที่รวมกันในมหาสมุทรทำให้เกิดคลื่นขนาดใหญ่ขึ้น ในตอนท้ายของการบินของอะตอม นักวิทยาศาสตร์ได้รวมเส้นทางทั้งสองของอะตอมอีกครั้งเพื่อให้คลื่นของพวกมันเข้าไปยุ่ง จากนั้นจึงวัดว่าอะตอมมาถึงที่ใด สถานที่ที่มาถึงมีความอ่อนไหวสูงต่อการปรับแต่งที่เปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่ยอดและร่องน้ำของคลื่นตกลงมา หรือที่เรียกว่าเฟสกะ
ที่ด้านบนสุดของห้องสุญญากาศ นักวิจัยได้วางก้อนทังสเตนที่มีมวล 1.25 กิโลกรัม เพื่อแยกเอฟเฟกต์ Aharonov-Bohm นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองแบบเดียวกันโดยมีและไม่มีมวลนี้ และสำหรับอะตอมที่ปล่อยสองชุดที่แตกต่างกัน ชุดหนึ่งบินใกล้กับมวล และอีกชุดที่ต่ำกว่า อะตอมทั้งสองชุดแต่ละชุดถูกแยกออกเป็น superpositions โดยมีเส้นทางหนึ่งเคลื่อนที่เข้าใกล้มวลมากกว่าอีกทางหนึ่ง โดยคั่นด้วยความสูงประมาณ 25 เซนติเมตร อะตอมชุดอื่นๆ ที่มีการซ้อนทับกันในระยะทางที่เล็กกว่า รวมกันเป็นหมู่คณะ การเปรียบเทียบการรบกวนของอะตอมชุดต่างๆ ทั้งที่มีและไม่มีมวลทังสเตน เป็นการล้อเลียนการเปลี่ยนเฟสที่ไม่ได้เกิดจากแรงโน้มถ่วง แต่การบิดเบี้ยวนั้นมาจากการขยายเวลา ซึ่งเป็นคุณลักษณะของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
สองทฤษฎีที่สนับสนุนการทดลองนี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม ทำงานร่วมกันได้ไม่ดีนัก นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าจะรวมพวกมันอย่างไรเพื่ออธิบายความเป็นจริง ดังนั้น สำหรับนักฟิสิกส์ Guglielmo Tino จาก University of Florence ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่นี้ กล่าว “การตรวจวัดแรงโน้มถ่วงด้วยเซ็นเซอร์ควอนตัม ฉันคิดว่านี่เป็นหนึ่งใน … ความท้าทายที่สำคัญที่สุดในขณะนี้”บาคาร่า
