Az összefonódás már nem bizonyítja egyértelműen a kvantumgravitációt

A fizikusok hosszú évek óta próbálnak választ találni arra, hogy a gravitációt össze lehet-e egyeztetni a kvantummechanikával. Miközben az elektromágnesességet, az erős és gyenge kölcsönhatást már sikerült „kvantumosítani”, a gravitáció kérdése továbbra is megoldatlan. Egy úttörő kísérleti ötlet szerint, ha sikerülne két nagyobb tömeget összefonódott (entangled) állapotba hozni kizárólag a gravitációjuk révén, az eldönthetné a kérdést: a gravitáció is kvantumos.

Feynman kísérlete és az új bonyodalmak

Richard Feynman már 1957-ben felvetette egy ilyen kísérlet gondolatát, de technikailag akkoriban ez még kivitelezhetetlen volt. Ma már a tudomány látókörébe került a megvalósítása, ám egy új tanulmány, amely a Nature-ben jelent meg, most jelentős akadályokat vet fel. A kutatók matematikai levezetése szerint ugyanis az összefonódottság önmagában nem perdöntő bizonyíték: klasszikus gravitációval is létrejöhet összefonódás bizonyos helyzetekben. Ez jelentősen árnyalja az eddigi optimizmust.

Klasszikus gravitáció, kvantumos problémák

A jelenlegi álláspont szerint a klasszikus gravitáció csak helyi (lokális) információcserét engedélyezhet, vagyis nem okozhat összefonódást, mert az a fénysebességnél gyorsabb hatást feltételezne. Azonban amikor a kutatók a kvantumtérelméletet (QFT) alkalmazták az anyagra (és nem a hagyományos modelleket), kimutatták, hogy klasszikus gravitációs kölcsönhatás is kelthet kvantumos kommunikációt, és így összefonódást.

A trükk abban rejlik, hogy nem a feltételezett gravitációs részecskék (virtuális gravitonok) a felelősek ezért, hanem az anyagi részecskék virtuális közvetítése. Így pusztán az összefonódottság kimutatása még nem jelenti automatikusan, hogy valóban kvantumos gravitációt észlelünk.

Remény és új kérdések

Ez nem jelenti azt, hogy Feynman ötlete teljesen használhatatlan lenne, hiszen a klasszikus és kvantumos gravitáció más-más erősségű összefonódást hoz létre. A tömeg, a kísérlet időtartama és más paraméterek alapján mégis elképzelhető, hogy különbséget lehet tenni a két jelenség között. Annyi biztos: a fizikusoknak most ismét új irányban kell gondolkodniuk, hogy végre kiderüljön, vajon tényleg „kvantumos-e” a gravitáció.

2025, adrienne, phys.org alapján