Uji jatuh bebas kuantum mendukung prinsip dasar gravitasi Einstein

Para ilmuwan mengamati efek gravitasi yang telah lama diprediksi pada objek kuantum dalam kondisi jatuh bebas, dan menemukan bahwa perilaku objek tersebut sesuai dengan prinsip ekuivalensi Einstein dalam kondisi yang diuji. Penelitian yang diterbitkan di Science Advances ini memberikan kaitan eksperimental antara mekanika kuantum, yang menjelaskan atom dan sistem kecil lainnya, dengan relativitas umum, yang menjelaskan gravitasi dan bagaimana objek jatuh.

Tim tersebut menggunakan awan atom rubidium yang didinginkan hingga sedikit di atas nol mutlak dan dikendalikan di dekat cip atom yang dirancang khusus. Dalam perangkat bernama Galileo Quantum Interferometer, gelombang setiap atom secara efektif dibagi ke dua lintasan. Satu tetap diam relatif terhadap laboratorium, sedangkan yang lain didorong ke atas, ditempatkan dalam keadaan yang nyaris tidak terpengaruh medan magnet, lalu dibiarkan jatuh akibat gravitasi.

Ketika kedua lintasan disatukan kembali, gelombang-gelombang tersebut berinterferensi. Hal ini memungkinkan para peneliti mengukur perbedaan sangat kecil dalam fase kuantum yang terakumulasi saat satu bagian jatuh dan bagian lainnya tetap diam. Pergeseran yang terukur sesuai dengan prediksi yang diperoleh dengan menerapkan prinsip ekuivalensi pada gelombang kuantum semacam itu.

Prinsip tersebut menyatakan bahwa gravitasi seharusnya secara lokal menghilang bagi pengamat yang sedang jatuh bebas. Prinsip ini telah diuji secara presisi pada benda yang lebih besar, tetapi hubungan antara gravitasi dan fisika kuantum masih belum terpecahkan. Eksperimen ini tidak menyatukan kedua teori atau menunjukkan bahwa gravitasi itu sendiri bersifat kuantum. Eksperimen ini menunjukkan bahwa, dalam kondisi yang diuji secara saksama ini, salah satu prinsip dasar gravitasi Einstein tetap konsisten dengan materi kuantum.