Japonya’daki Kyushu Üniversitesi öncülüğünde çalışan araştırmacılar, kütleçekimin kuantum kurallarına uyuyor sorusunun cevabı için yeni bir yöntem önerdi. Çalışma, yalnızca kütleçekimle etkileşen iki hareketli ayna arasındaki dolanıklık sinyalini güçlendirmeyi hedefliyor.
Kuantum mekaniğinde bir parçacık, ölçülene kadar aynı anda birden fazla durumda bulunabilir. Kütleçekimin de bu kurallara uyup uymadığı net olarak bilinmiyor. “Kütleçekim kaynaklı dolanıklık” bu soruyu cevaplamak için izlenecek yollardan biri olabilir. İki nesne yalnızca kütleçekim yoluyla etkileşiyor ve buna rağmen kuantum olarak birbirine bağlanıyorsa, bu durum kütleçekiminin de kuantum doğaya sahip olduğuna dair çok güçlü bir işaret sayılabilir.
Dolanıklık sinyali
Yeni çalışmada araştırmacılar, ışığın optik boşlukta aynanın hareketini çok hassas biçimde kontrol ettiği bir düzenek (cavity optomechanical system) kullanıyor. Her aynanın hareketi lazerle sürekli izleniyor. Çıkan ışık homodin algılama ile okunuyor ve veri optimal filtreleme ile işleniyor. Bu sayede ayna, momentum belirsizliğinin bastırıldığı “momentum-sıkıştırılmış durum”a hazırlanabiliyor. Bu rejimde momentum daha kesin hale gelirken, belirsizlik ilkesi nedeniyle konum daha geniş bir aralığa yayılıyor. Başka bir deyişle, aynanın kuantum süperpozisyonu uzayda büyüyor.
İki optomekanik sistemdeki silindirik aynalar birbirine yakın yerleştirildiğinde, aralarındaki kütleçekimsel etkileşim özellikle göreli yer değiştirmeye karşılık gelen diferansiyel mekanik modu etkiliyor. Aynalar bu özel kuantum duruma önceden hazırlanırsa, kütleçekiminden doğan dolanıklık sinyalinin belirgin biçimde güçlenebileceğini gösteriyor. Yani yöntem, kütleçekimin kuantum doğasının laboratuvarda aranmasını daha gerçekçi hale getiriyor.
Çalışmanın yazarları Ryotaro Fukuzumi, Kosei Hatakeyama, Daisuke Miki ve Kazuhiro Yamamoto, önerinin şimdilik kuramsal olduğunu özellikle vurguluyor. Buna rağmen, momentum-sıkıştırılmış durumu üretmek için gereken koşulların bugünkü teknolojiye tamamen uzak olmadığını ve çok düşük sıcaklık, yüksek vakum ve düşük gürültülü ortamlarla bu hedefe daha fazla yaklaşılabileceğini söylüyorlar. Yaklaşım kullanılarak kütleçekim kaynaklı dolanıklık gerçekten gözlenirse, bu kütleçekiminin kuantum kurallarına uyduğuna dair doğrudan kanıta giden en güçlü adımlardan biri olabilir.
Kaynak: Physical Review Research