Un esperimento quantistico di caduta libera avvalora il principio fondamentale della gravità di Einstein

Gli scienziati hanno osservato un effetto della gravità previsto da tempo su un oggetto quantistico in caduta libera, riscontrando che il suo comportamento era conforme al principio di equivalenza di Einstein nelle condizioni esaminate. Lo studio, pubblicato su Science Advances, fornisce un collegamento sperimentale tra la meccanica quantistica, che descrive gli atomi e altri sistemi minuscoli, e la relatività generale, che spiega la gravità e la caduta degli oggetti.

Il gruppo ha lavorato con nubi di atomi di rubidio raffreddati a una temperatura appena superiore allo zero assoluto e controllati vicino a un chip atomico appositamente progettato. In un dispositivo chiamato Galileo Quantum Interferometer, l’onda di ciascun atomo è stata di fatto suddivisa lungo due percorsi. Una parte è rimasta fissa rispetto al laboratorio, mentre l’altra è stata spinta verso l’alto, portata in uno stato quasi insensibile al campo magnetico e lasciata cadere sotto l’effetto della gravità.

Quando i percorsi sono stati ricongiunti, le onde hanno interferito. Questo ha consentito ai ricercatori di misurare una minuscola differenza nella fase quantistica accumulata mentre una parte cadeva e l’altra restava ferma. Lo sfasamento misurato corrispondeva alla previsione ottenuta applicando il principio di equivalenza a un’onda quantistica di questo tipo.

Secondo questo principio, la gravità dovrebbe scomparire localmente per un osservatore in caduta libera. È stato verificato con precisione su corpi più grandi, ma il rapporto tra gravità e fisica quantistica rimane irrisolto. L’esperimento non unifica le due teorie né dimostra che la gravità stessa sia quantistica. Dimostra che, in queste condizioni accuratamente esaminate, un principio fondamentale della teoria della gravità di Einstein resta compatibile con la materia quantistica.