Kun kaksi suurteoriaa törmäävät

Tiedemaailman pahin päänsärky on tämä: meillä on kaksi loistavaa teoriaa universumin toiminnasta. Ne eivät vain sovi yhteen.

Einsteinin suhteellisuusteoria hallitsee massiivisia juttuja. Planeettoja, tähtiä, mustia aukkoja. Painovoima ei vedä. Se vain kaareuttaa aika-avaruutta. Kuten pallo velloo trampoliinilla.

Sitten kvanttimekaniikka. Se pitää otteessaan atomit ja hiukkaset. Säännöt ovat oudoja. Hiukkaset voivat olla kahdessa paikassa yhtä aikaa. Einstein kutsui sitä "aavemaiseksi vaikutukseksi etäisyydellä". Hän vihasi ajatusta.

Ongelma on yksinkertainen. Näitä kahta ei saa toimimaan yhdessä. Fysikot ovat miettineet tätä melkein sata vuotta.

Kietoutuneet atomit astuvat kuvaan

Nyt uusi tutkimus muuttaa peliä. Australialaiset ja yhdysvaltalaiset tutkijat onnistuivat tempussa, jota ei ole ennen tehty. He osoittivat, että atomien liikemäärät voivat kietoutua toisiinsa.

Mitä kietoutuminen tarkoittaa? Kuvittele kaksi taikakolikkoa. Kun heität toisella klaavoja, toinen muuttuu ruusuksi heti. Vaikka se olisi galaksin toisella puolella. Yhteys on loogisesti mahdoton.

Kietoutumista on tutkittu vuosikymmeniä. Pääasiassa fotoneilla, valohiukkasilla. Niissä ei ole massaa. Ne eivät auta tässä pulmassa. Tarvitsemme jotain raskaampaa.

Atomit muuttavat kaiken

Siksi tämä atomikietoutuma on iso juttu. Atomit ovat massallisia. Ne avaavat uuden kentän kokeille.

Ajattele näin: kietoutuneet atomit liikkuvat eri reittejä avaruudessa. Niiden kokemat painovoimavaikutukset eroavat. Kvanttimekaniikka sanoo, että atomit voivat kulkea useita reittejä yhtä aikaa. Jos ne ovat kietoutuneita, voimme tutkia kvanttiefektejä ja painovoimaa samassa kokeessa.

Tämä voi olla silta kahden teorian välillä.

Näin he sen tekivät

Koe kuulostaa scifiltä. Tutkijat ottivat heliumatomit lähellä absoluuttista nollapistettä. Ne leijailivat magneettirapussa. Kun magneetit sammutettiin, painovoima laski atomit laserpulssien läpi. Pulssit loivat useita reittejä.

Laitteisto on Rarity-Tapster-interferometri. Se mittaa kietoutumista. Tulos? Atomien liikemäärät kietoutuivat. Ensimmäistä kertaa.

Outoa mutta totta

Tutkija Sean Hodgman kuvasi asian: "Jos muutat toista erillistä atomia, toinen muutos vaikuttaa heti."

Kvanttimekaniikka sanoo todellisuuden toimivan näin. Nyt massalliset atomit avaruudessa todistavat sen.

Miksi tämä on iso diili

Ei vain siisti temppu. Tämä voi auttaa yhdistämään kvanttimekaniikan ja yleisen suhteellisuusteorian yhdeksi teoriaksi. Kaiken selitykseksi.

Yksittäisten atomien mittaaminen on ollut vaikeaa. Tekniikka kehittyy. Nyt tällaiset kokeet onnistuvat.

Entä suuremmat esineet? Tutkijat suunnittelevat jo kokeita niillä. Se voisi mullistaa kvanttiefektit näkyvissä kohteissa.

Yhteenveto

Tämä on pieni palanen sadan vuoden palapelistä. Tutkijat todistivat oudon kvanttioireen massallisilla atomeilla.

Ei vielä lopullinen vastaus. Ei muuta arkeasi huomenna. Mutta askel kohti todellisuuden syvintä luonnetta.

Ja se on aika mahtavaa.