Физики объяснили роль гравитации в проявлении квантовых свойств

Физики из Австрии объяснили роль гравитации в подавлении проявления квантовых свойств микромира. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics.

Исследование микромира — взаимодействий элементарных частиц — проводится, как правило, на низких энергиях в пренебрежении эффектами гравитации. Однако явления, требующие привлечения квантовой теории и общей теории относительности, такие, как, например, излучение Хокинга вблизи горизонта событий черной дыры, происходят в экстремальных физических условиях — при высоких энергиях частиц и в сильных полях тяготения.

Физики в своем исследовании рассмотрели квантовую механику запутанных низкоэнергетических частиц и попробовали учесть влияние на нее тяготения. Оказалось, что его влияние на частицы сводится к эффекту гравитационного замедления времени (замедлению времени при переходе системы от слабых к более сильным полям) и приводит к декогеренции квантовой суперпозиции.

Последнее означает, что квантовомеханическое описание системы (в частности, выполнение принципа квантовой суперпозиции) теряет свой смысл и переходит в классическое по причине ее взаимодействия с внешней средой. Ученым в своей работе удалось найти универсальную связь между внутренними степенями свободы (независимыми параметрами, описывающими систему) и центром масс системы взаимодействующих частиц, которая даже в отсутствие влияния внешней среды (негравитационного) приводит к потере квантовой связи (запутанности) между ними.

Квантовой запутанностью называется явление, при котором квантовые состояния частиц (например, спин или поляризация), разнесенных на расстояние друг от друга, не могут быть описаны взаимонезависимо. Процедура измерения состояния одной частицы приводит к изменению состояния другой.