İnterferometrenin gerçekte ölçtüğü şey

Ben-Gurion Üniversitesi'nde Ron Folman'ın ekibi, yaklaşık 20.000 rubidyum atomunu soğutarak Bose-Einstein yoğuşuğuna dönüştürdü ve her atomu, 2 mikrometre kalınlığında altın tellerle desenlenmiş bir atom çipinin yaklaşık 113 mikrometre altında, iki manyetik durumun üst üste binmiş haline ayırdı. Bir yarı manyetik alanlara duyarsız hale getirilip yerçekimine bırakıldı; diğeri, yerçekimini tam olarak dengeleyecek biçimde ayarlanmış bir kuvvetle yerinde tutuldu. Yayın tepesinde tek bir atomun iki yarısı, atom dalgasının kendi genişliğinin kabaca yedi katı olan yaklaşık 7,5 mikrometre uzaklığa açıldı; sonra dizi tersine çevrilip ikisi yeniden birleştirildi. Ekip düzeneğe kuantum Galileo interferometresi adını veriyor.[1]

Yeniden birleşmeden geriye kalan şey bir faz ve kuram bu fazın düşüş süresinin küpüyle büyüdüğünü söylüyor: düşüş süresi ikiye katlandığında etki sekiz katına çıkıyor. Ekip serbest düşüşü yaklaşık 2,4 milisaniyeye kadar uzatarak 5,3 saat içinde 633 çevrim topladı ve yaklaşık 80 radyanlık birikmiş faza karşılık gelen 13 tam salınım saydı. Ölçülen eğri, bu aralık boyunca küp yasasından yaklaşık 2 radyan sapıyor; bu da yaklaşık yüzde 2,5'lik bir sapma. Charles Galton Darwin ile Earle Kennard öngörüyü 1927'de yazmıştı ve bugüne dek kimse onu bir aygıttan okuyamamıştı.[1]

Ölçümün erişimi ve sınırları

Sayının önemi, aynı fazın iki ayrı yoldan türetilebilmesinden geliyor. Yerçekimini kuantum dalgasına etki eden bir kuvvet sayarsanız bir yanıt çıkıyor; yerçekiminin ortadan kalktığı düşen çerçeveye geçip eşdeğerlik ilkesini çağırırsanız aynı yanıt yeniden çıkıyor. Oxford Üniversitesi'nden ortak yazar Vlatko Vedral, sonucun bu doğruluk düzeyinde kuantum fiziği ile yerçekimi arasında çatışma olmadığını gösterdiğini söylüyor. Bu uyum, iki kuramın birleştiği dikişte, düzeneğin ulaştığı enerjilerde yapılmış bir tutarlılık sınaması; kulağa geldiğinden dar bir iddia, çünkü eşdeğerlik ilkesini çiğneyen bir kuram da aynı faza varabiliyor.[1]

Ölçümün dürüstlüğü, ulaşamadığı yerde. Yazarlar, ölçtükleri fazın, aynı fazı öngören her eşdeğerlik ilkesi ihlali kuramını ayakta bıraktığını belirtiyor. İkinci tavan karşıtlık: girişim saçakları kısa çalıştırmalarda yüzde 80'den başlayıp en uzun çalıştırmada yüzde 20'ye düşüyor ve serbest düşüş süresinin ne kadar uzatılabileceğini bu sınırlıyor; faz ise ancak o sürenin küpüyle büyüyor. Roger Penrose'un, üst üste binmeyi yıkanın yerçekimi olduğu yolundaki savını sınamak için gereken kütleler ve süreler, bir atom bulutunun ulaştığı her şeyin çok üstünde duruyor. Penrose, kendisini henüz sınayamayan makalenin ortak yazarlarından biri.[1]

Bir sonraki ölçüm

İki yön şimdiden adlandırılmış durumda. Vedral, aynı deneyin dönen bir çerçevede yapılmasına ve iki böyle dizgenin, birbirlerini kütleçekimiyle çekebilecekleri biçimde üst üste bindirilmesine işaret ediyor. İkinci yön kütle: tekniği atomlardan çok daha ağır bir şeye, örneğin bir nanoelmasa taşımak, yerçekiminin kuantum kurallarına uyup uymadığı sorusunu bir deneye çeviren yol. İkisi de karşıtlık sorununu devralıyor ve ikisi de aynı takasla çalışmak zorunda: serbest düşüşün her ek milisaniyesi girişimden götürüyor, fazdan getiriyor.[1]

Şimdilik işe yarayan şey sayının kendisi. Yüzde 2,5 yakınına düşen ilk ölçüm hiçbir şeyi kapatmıyor, zaten kapatmak için de kurulmamıştı; bugüne dek yalnızca kâğıda yazılmış bir eğrinin üzerine tek bir nokta koyuyor ve bir sonraki düzeneğe ne kadar iyi olması gerektiğini söylüyor. Bir sınırın olağan ilerleyişi de böyle: belirli bir yeri olmayan çıta artık belirli bir yerde duruyor, çıktığı 1927 sayfasından 13 salınım ve 5,3 saat ötede.[1]