Abrindo uma janela sobre a gravidade quântica

Semana 12 - Post 13 - - #CMistériosBlog

Universidade de Yale recebeu uma bolsa da Fundação WM Keck para financiar experiências que os pesquisadores esperam irá fornecer novos insights sobre a gravidade quântica. Jack Harris, professor associado de física, vai liderar uma equipe de Yale que visa abordar uma questão de longa data em física - como o comportamento clássico de objetos macroscópicos emerge constituintes microscópicos que obedecem as leis da mecânica quântica.

Muito pequenos objetos como fótons e elétrons são conhecidos por seu comportamento estranho. Graças às leis da mecânica quântica, eles podem atuar como partículas ou ondas, aparecer em vários lugares ao mesmo tempo, e misteriosamente interagir através de grandes distâncias. A questão é por que estes comportamentos não são observados em objetos maiores.

Os cientistas sabem que o atrito desempenha um papel importante na produção de comportamento clássico em objetos macroscópicos, mas muitos suspeitam que a gravidade também suprime os efeitos quânticos. Infelizmente, não houve nenhuma forma prática para testar esta possibilidade, e na ausência de uma teoria quântica completa da gravidade, é difícil, mesmo para fazer previsões quantitativas.

Para resolver este problema, Harris vai criar um novo instrumento que vai permitir que uma gota de hélio líquido a exibir efeitos da mecânica quântica. "Um milímetro de diâmetro," Harris disse: "nossa gota será de cinco ordens de magnitude mais maciço do que qualquer outro objeto no qual foram observados os efeitos quânticos. Ele nos permitirá explorar comportamento quântico em escalas macroscópicas, inédito e fornecer os primeiros testes experimentais de líder modelos de gravidade no nível quântico. "

Jogo de mudança de pesquisa
A concessão WM Keck Foundation irá financiar cinco anos de atividade no laboratório de Harris, que faz parte do Departamento de Física da Universidade de Yale. No primeiro ano, Harris e sua equipe irá construir o seu aparelho, e nos anos seguintes eles vão usá-lo para realizar experimentos cada vez mais sofisticados.

"Estamos extremamente gratos à Fundação WM Keck para este generoso apoio", disse Steven Girvin, o Eugene Higgins Professor de Física e vice-reitor para a investigação. "Esta é uma concessão para o futuro que vai avançar verdadeiramente pesquisa inovadora."

Girvin, cujos interesses de pesquisa incluem própria computação quântica, descreveu o projeto Harris como um possível divisor de águas. "Comportamentos mecânicos Truly quânticos foram observados no vôo de moléculas através de um vácuo e no fluxo de elétrons através de circuitos supercondutores, mas nada foi realizado nesta escala. Se Jack tiver êxito, esta seria a primeira vez que um objeto visível a olho nu tem movimento em massa que apresenta verdadeiros efeitos da mecânica quântica. "

Para a galeria sussurrando
Para explicar seu projeto, Harris invoca uma peculiaridade arquitetônica da catedral de St. Paul, um marco de Londres com um famoso "galeria sussurrando." High up em sua cúpula principal, um sussurro pronunciou contra uma parede é facilmente audível a grandes distâncias, como o som ondas arrastarem interior da cúpula. Harris planeja criar sua própria galeria sussurrante, ainda que em menor escala, utilizando-se uma gota de hélio líquido suspenso em um poderoso campo magnético. Ao invés de ondas sonoras, galeria de Harris vai saltar um único fóton.

Uma fotografia da instalação laser utilizado no laboratório de Harris para estudar o comportamento quântico de objetos de tamanho milímetros-.Uma fotografia da instalação laser utilizado no laboratório de Harris para estudar o comportamento quântico de objetos de tamanho milímetros-.Esta abordagem está intimamente relacionado com uma idéia proposta por Albert Einstein em 1920, mas até agora, ela manteve-se além das capacidades técnicas dos experimentalistas. Para completar a experiência, Harris terá de combinar os recentes avanços em três diferentes áreas da física: o estudo de cavidades ópticas (objetos que podem capturar fótons), levitação magnética, e o mundo estranho, sem atrito de hélio superfluido.

"Superfluid hélio líquido tem propriedades específicas, como a ausência de viscosidade e quase ausência de absorção óptica", explica Harris. "No nosso dispositivo, uma queda de hélio líquido será feito para capturar um único fóton, que vai saltar ao redor dentro. Nós esperamos ver a responder soltar para o fóton.

"Um fóton sempre se comporta de forma mecânica quântica", acrescentou. "Se você tem um objeto macroscópico - nossa gota de hélio - que responde sensivelmente a um fóton, o comportamento da mecânica quântica pode ser transferido para o objeto grande. Nosso dispositivo será ideal para estudar efeitos quânticos em movimento da gota. "

As aplicações potenciais para a pesquisa Harris 'incluem novas abordagens para a computação, criptografia e comunicações. Mas Harris é o mais animado sobre as implicações para a física fundamental: "Encontrar uma teoria da gravidade quântica tem sido um dos grandes desafios da física por várias décadas, e procedeu, em grande parte, sem entrada de experimentos. Esperamos que nossa pesquisa pode fornecer alguns dados empíricos nesta arena. "

Sobre a Fundação WM Keck

A Fundação WM Keck foi criada em 1954 por William Myron Keck, fundador da Companhia de Petróleo Superior. A fundação apóia pesquisas pioneiras em ciência, engenharia e medicina e concedeu financiamento generoso para numerosas iniciativas de pesquisa na Universidade de Yale. Em 2014, a Fundação Keck atribuído um subsídio separado para uma equipe de cientistas liderada por Corey O'Hern, professor associado de engenharia mecânica na Universidade de Yale, para explorar a física dos sistemas compostos de partículas de tamanho macro.-Opening a window on quantum gravity-"[YaleNews]
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