اختبار للسقوط الحر الكمي يدعم مبدأ أينشتاين الأساسي في الجاذبية

رصد علماء أثراً للجاذبية على جسم كمي في سقوط حر، كان متوقعاً منذ زمن طويل، ووجدوا أن سلوك الجسم يطابق مبدأ التكافؤ لأينشتاين ضمن النطاق الذي اختُبر. وتقدم الدراسة، المنشورة في ساينس أدفانسز، صلة تجريبية بين ميكانيكا الكم، التي تصف الذرات وغيرها من الأنظمة متناهية الصغر، والنسبية العامة، التي تفسر الجاذبية وكيفية سقوط الأجسام.

عمل الفريق على سحب من ذرات الروبيديوم بُرّدت إلى درجة أعلى بقليل من الصفر المطلق، وجرى التحكم فيها قرب شريحة ذرية مصممة خصيصاً. وفي جهاز يسمى مقياس غاليليو للتداخل الكمي، قُسمت موجة كل ذرة فعلياً بين مسارين. ظل أحدهما ثابتاً بالنسبة إلى المختبر، بينما دُفع الآخر إلى أعلى، ووُضع في حالة لا تتأثر إلا بالكاد بالمجال المغناطيسي، ثم تُرك ليسقط بفعل الجاذبية.

وعندما أُعيد جمع المسارين، حدث بينهما تداخل. وأتاح ذلك للباحثين قياس فرق بالغ الصغر في الطور الكمي المتراكم أثناء سقوط أحد الجزأين وبقاء الآخر ساكناً. وطابقت الإزاحة المقاسة التنبؤ المستمد من تطبيق مبدأ التكافؤ على موجة كمية من هذا النوع.

وينص هذا المبدأ على أن أثر الجاذبية ينبغي أن يختفي محلياً بالنسبة إلى مراقب في سقوط حر. وقد اختُبر بدقة باستخدام أجسام أكبر، لكن العلاقة بين الجاذبية وفيزياء الكم لا تزال غير محسومة. ولا توحّد التجربة النظريتين، ولا تُظهر أن الجاذبية نفسها ذات طبيعة كمية. وإنما تبين أن مبدأ أساسياً من مبادئ نظرية أينشتاين للجاذبية يظل متسقاً مع المادة الكمية في هذا الإطار الذي اختُبر بعناية.