これは、量子論の最も奇妙な信条の 1 つです。粒子は同時に 2 つの場所にある可能性がありますが、ここ または でしか見ることができません。 そこの。教科書には、粒子を観察する行為が粒子を「崩壊」させ、その 2 つの場所のうちの 1 つだけにランダムに現れると記載されています。しかし、物理学者は、実際にそうなった場合、なぜそうなるのかについて口論しています。現在、量子崩壊のもっともらしいメカニズムの 1 つである重力が後退しています。
重力仮説の起源は、1960 年代のハンガリーの物理学者 Károlyházy Frigyes と 1980 年代の Lajos Diósi に遡ります。基本的な考え方は、あらゆる物体の重力場は量子論の外にあるということです。それは、異なる状態のぎこちない組み合わせ、つまり「重ね合わせ」に置かれることに抵抗します。したがって、パーティクルがここ と の両方にある場合 そこでは、その重力場が同じことをしようとしますが、その場は緊張に長時間耐えることができません。崩壊し、粒子を連れて行きます。
著名なオックスフォード大学の数学者であるロジャー ペンローズは、1980 年代後半にこの仮説を擁護しました。その理由は、測定自体がなんらかの方法で崩壊を引き起こすという人間中心の考えが取り除かれたためだと彼は言います。 「それは物理学の中で起こります。それは誰かが来てそれを見たからではありません。」
それでも、この仮説を現実的な技術で検証することは不可能に思えたと、現在ウィグナー研究センターに所属し、新しい論文の共著者である Diósi は述べています。 「30 年間、私は自分の国で、まったく検証不可能なことを憶測していると常に批判されてきました。」
新しい方法により、これが可能になりました。新しい研究では、ディオシと他の科学者は、重力またはその他のメカニズムによって、量子崩壊がそれ自体を明らかにする多くの方法の1つを探しました。 . 「粒子にキックを与えたようなものです」と共著者のフランクフルト高等研究所のサンドロ・ドナディは言います。
粒子が荷電している場合、それが逸れるときに放射線の光子を放出します。そして、同じ重力の傾きにさらされた複数の粒子が一斉に放出されます。 「あなたは増幅された効果を持っています」とローマの国立核物理学研究所の共著者である Cătălina Curceanu は言います.
このアイデアをテストするために、研究者はコーヒーカップの大きさのゲルマニウムの結晶から検出器を作りました。彼らは、材料内に電気パルスを生成するゲルマニウム核内の陽子からの過剰な X 線とガンマ線の放出を探しました。科学者は、増幅を最大化するためにスペクトルのこの部分を選択しました。次に、結晶を鉛で包み、イタリア中部のグラン・サッソ国立研究所の地下 1.4 キロメートルに配置して、他の放射線源から保護しました。 2014 年と 2015 年の 2 か月間で、彼らは 576 個の光子を観測しました。これは、自然に発生する放射能から予想される 506 個に近いものです。今日 Nature Physics で報告しています。 .
比較すると、ペンローズのモデルは、そのような光子を 70,000 個予測しました。 「ゲルマニウムの実験では崩壊効果が見られるはずですが、そうではありません」と Curceanu 氏は言います。これは、実際には、重力が粒子をそれらの量子重ね合わせから揺り動かしていないことを示唆しています。 (実験はまた、重力を伴わない崩壊メカニズムを除外はしませんでしたが、制約しました。)
結果を確認するために、物理学者は、ランダムな自然発生に頼るのではなく、これらの重ね合わせを直接設計する必要があると、サウサンプトン大学の Ivette Fuentes は述べています。やれ。"彼女のチームは、絶対零度をわずかに超える温度で 1 億個のナトリウム原子の雲を作ることに取り組んでいると彼女は言います。
ペンローズ氏は新しい作品を称賛していますが、彼のモデルのバージョンをテストすることは実際には不可能だと考えています.彼は、物理学の基本原則に違反して、宇宙がエネルギーを得たり失ったりする可能性があるため、粒子のゆがみに慣れていなかったと言います。彼はパンデミックのロックダウンに費やして、新しく改良されたモデルを作成しました。 「それは熱や放射線を発生させません」と彼は言います。その場合、重力が崩壊を引き起こしている可能性がありますが、その痕跡は隠されています.
ニューブランズウィック州ラトガース大学の理論物理学者 Maaneli Derakhshani は、ゲルマニウム陽子と電子の間の相互作用などの他の要因も信号を隠す可能性があると述べています。全体として、重力が崩壊を引き起こすとすれば、プロセスはペンローズが最初に提案したよりも複雑でなければならないと彼は言います。 「合理的に主張することができます…ジュースは絞る価値がありません。」
