Ni Pesach Benson at Omer Novoselsky • Setyembre 3, 2026
Jerusalem, 3 Setyembre, 2026 (TPS-IL) — Sa loob ng mahigit isang siglo, ang teorya ng general relativity ni Albert Einstein at ang quantum mechanics ay parehong nakapasa sa hindi mabilang na mga pagsubok, ngunit nahihirapan ang mga pisiko na pagtugmain ang dalawa. Ngayon, ang mga siyentipiko sa Israel at sa ibang bansa ay gumawa ng bagong hakbang tungo sa pag-unawa kung paano sila nag-iinteract sa pamamagitan ng direktang pagsukat kung paano binabago ng grabidad ang isang quantum object habang ito ay nahuhulog.
Ang mga natuklasan ay maaaring sa kalaunan ay makatulong sa mas sensitibong mga quantum sensor para sa pagsukat ng grabidad at acceleration, na may potensyal na aplikasyon sa surveying, geological mapping, at navigation nang hindi umaasa sa GPS.
Ang pag-unlad ay hindi lamang dahil sa pagsukat ng mga siyentipiko ng grabidad gamit ang quantum atoms; ang mga ganitong eksperimento ay nagawa na noon. Sa halip, direktang sinukat ng mga mananaliksik ang isang partikular na pagbabago sa "phase" ng isang quantum wave habang ang isang atom ay malayang nahuhulog dahil sa grabidad — isang epekto na hinulaan ng equivalence principle ni Einstein.
Ben Gurion University of the Negev sa Beer-Sheva noong Hunyo 8, 2026. Larawan ni Yoav Dudkevitch/TPS-IL
Ang eksperimento ay pinangunahan ng Ben-Gurion University of the Negev, ang University of Ulm, at ang University of Oxford, kasama ang Nobel Prize-winning physicist na si Sir Roger Penrose bilang isa sa mga mananaliksik na kasangkot. Ito ay nailathala sa peer-reviewed journal na Science Advances.
"Sinasabi sa atin ng quantum mechanics na ang isang particle ay isa ring wave," sabi ni Prof. Ron Folman ng Ilse Katz Institute for Nanoscale Science and Technology ng Ben-Gurion University sa The Press Service of Israel. "Ang mga wave, maging ito man ay mga alon sa dagat, sound waves, light waves, o quantum waves, ay may tampok na tinatawag na phase."
"Habang sinusukat ng mga tao ang acceleration ng mga bagay na malayang nahuhulog simula pa noong panahon ni Galileo, walang sinuman ang nakasukat ng mga quantum feature ng isang malayang nahuhulog na quantum object, at partikular, kung paano nagbabago ang phase nito dahil sa free-fall," sabi niya.
Isang Nahuhulog na Atom, Dalawang Daan
Ang equivalence principle, isang pundasyon ng general relativity, ay nagsasaad na ang mga epekto ng grabidad ay maaaring pansamantalang mawala para sa isang observer na nasa free fall — ang isang tao na malayang nahuhulog sa isang elevator, halimbawa, ay makakaranas ng weightlessness. Ang prinsipyo ay nasubukan na sa ordinaryong bagay sa napakataas na katumpakan. Ngunit ang mga quantum object ay maaaring kumilos tulad ng mga wave at maaaring epektibong dumaan sa dalawang daan nang sabay.
"Sa aming eksperimento, ginamit namin ang patakarang ito upang ilagay ang isang atom sa dalawang lugar at dalawang trajectory nang sabay. Sa isang trajectory ito ay malayang nahuhulog at sa isa naman ito ay static kaugnay sa Earth, kung saan ang huli ay ginamit bilang reference," paliwanag ni Folman.
Pinalamig ng mga mananaliksik ang mga ulap ng rubidium atoms sa mga temperaturang bahagyang mas mataas sa absolute zero at minanipula ang mga ito malapit sa isang espesyal na idinisenyong atom chip. Hinawakan ng mga magnetic field ang isang bahagi ng atomic wave na nakatigil habang ang isa naman ay pinayagang malayang mahulog. Ang dalawang bahagi ay muling pinagsama, at ang kanilang mga wave ay nag-interfere, na nagpahintulot sa mga mananaliksik na sukatin ang maliit na pagkakaiba sa quantum phase na naipon sa pagitan ng nahuhulog at nakatigil na mga bahagi. Ang nasukat na phase shift ay tumugma sa halagang hinulaan ng equivalence principle ni Einstein para sa isang quantum object.
Sinabi ni Folman na mahalaga ang eksperimento dahil kulang pa rin ang mga siyentipiko ng teorya na nagpapaliwanag kung paano gumagana nang magkasama ang grabidad at quantum mechanics. "Parehong napatunayang gumagana, ngunit hindi kailanman nakabuo ang mga siyentipiko ng isang teorya na naglalarawan kung paano sila parehong gumagana nang magkasama sa iisang uniberso," sabi niya sa TPS-IL.
Ang eksperimento ay hindi nagpapakita na ang grabidad mismo ay quantum, ni nagtatatag ito ng isang pinag-isang teorya ng grabidad at quantum mechanics. Sa halip, ipinapakita nito na, sa ilalim ng mga kondisyong nasubukan, ang equivalence principle ni Einstein ay tugma sa quantum superposition. Hindi rin nito sinusubukan ang panukala ni Penrose na ang quantum mechanics ay maaaring masira para sa sapat na mabibigat na bagay na hawak sa quantum superpositions nang matagal.
Tungo sa Bagong Physics
Gayunpaman, umaasa ang mga mananaliksik na gamitin ang pamamaraan sa mas mabibigat na bagay. "Binuksan ng aming eksperimento ang pinto para sa mga susunod na mas masalimuot na eksperimento upang subukan ang interface sa pagitan ng dalawang teorya," sabi ni Folman sa TPS.
Ang koponan ay kasalukuyan nang bumubuo ng isang eksperimento gamit ang isang nanodiamond sa halip na isang atom. Ang isang sapat na mabigat na bagay na inilagay sa isang quantum superposition ay maaaring magpahintulot sa mga mananaliksik na tuklasin kung ang quantum mechanics at grabidad ay kumikilos nang magkaiba sa isang sukat kung saan ang kanilang interaksyon ay nagiging mas kapansin-pansin. "Kapag ito ay inilagay sa isang superposition, ito ay lilikha ng isang superposition ng space-time mismo, at dito maaari nating makita ang ganap na bagong physics," sabi ni Folman.
Kung magiging matagumpay, ang mga ganitong eksperimento ay maaaring magbigay ng mga bagong paraan upang siyasatin ang hindi nalutas na relasyon sa pagitan ng quantum mechanics at grabidad. Nakikita rin ng mga mananaliksik ang mas pangmatagalang potensyal para sa mga pinagbabatayang pamamaraan sa mga quantum sensor na may kakayahang napakatumpak na pagsukat ng grabidad at acceleration, kabilang ang mga gamit sa surveying, geological mapping, at navigation kung saan hindi available ang mga signal ng GPS.
