(CC/Pixabay) Une idée d'expérience qui pourrait unir les domaines têtus de la mécanique quantique et relativité générale a été relancé par deux groupes de physiciens du Royaume-Uni.
Le fait que la théorie quantique ne joue pas bien avec la gravité est une énorme pierre d'achoppement en physique, qui a longtemps échappé à certains des plus grands esprits scientifiques.
La mécanique quantique est la modélisation de particules discrètes sous forme de probabilités qui n'existent pas vraiment tant que nous n'avons pas défini une mesure. Non pas que la physique quantique soit vague – un siècle de tests en a fait l'une des théories les plus solides de la science.
A côté de la mécanique quantique se trouve lathéorie générale de la relativité, qui décrit la masse agissant sur un tissu continu et homogène d'espace et de temps pour nous donner la gravité. La relativité générale est également l'une des théories les plus fiables que nous ayons en science, nous permettant de prédire les mouvements d'objets à grande échelle avec une précision extrême.
Mais malgré leur succès respectif à décrire l'Univers, les deux théoriesdétester les tripes de l'autre.
Rendre les choses plus difficiles est le fait que la gravité est une force très difficile à étudier à l'échelle atomique.
'Un problème redoutable est l'immense faiblesse de l'interaction gravitationnelle par rapport à d'autres forces fondamentales de la nature', a déclaré Sougato Bose, physicien de l'Université de Central London (UCL). expliqué à Monde de la physique .
'Par exemple, même la force électrostatique entre deux électrons dépasse la force gravitationnelle entre des masses de deux kilogrammes de plusieurs ordres de grandeur.'
Pour trouver un terrain d'entente, le célèbre physicien américain Richard Feynmann a proposé un plan expérimental en 1957.
Il a imaginé une petite masse qui existait comme une probabilité - ou superposition – entre deux lieux. Placée dans un champ gravitationnel, la masse devrait être liée aux propriétés quantiques de la gravité dans un phénomène appeléenchevêtrement.
Pour voir si le champ était vraiment de nature quantifiée, Feynman a suggéré de rechercher des signes d'interférence entre les deux emplacements possibles avant de mesurer sa position 'réelle'.
Si ces deux positions possibles interféraient l'une avec l'autre avant de se démêler du champ, la gravité aurait une nature quantique qui pourrait être étudiée.
Du moins, c'est l'idée.
Selon les auteurs de deux nouveaux articles, le fait qu'une particule dans une superposition puisse encore interférer avec elle-même - même à l'intérieur d'un champ gravitationnel classique et continu - a laissé beaucoup de place au doute.
Mais maintenant, ils proposent une approche légèrement différente de l'expérience qui pourrait combler certaines des lacunes du test et peut-être résoudre l'un des plus gros problèmes de la science moderne.
Un duo de physiciens de l'Université d'Oxford a établi une preuve que deux systèmes quantiques pouvaient être intriqués par un troisième système, mais seulement s'il était lui aussi quantifié.
Cela ouvre commodément la voie à une paire de masses - chacune en superposition - à coupler séparément en étant intriquées avec une version quantique d'un champ gravitationnel. Si la gravité n'est pas quantique, alors il n'y a pas enchevêtrement .
Sur la base de ce principe, une deuxième équipe de l'UCL a proposé les détails d'une expérience réelle qui pourrait utiliser un hypothétique «médiateur de gravité quantique» pour enchevêtrer le spin des deux masses distinctes.
Une telle expérience ne serait pas sans ses propres défis pratiques - la poussée et l'attraction écrasantes des forces électromagnétiques pourraient elles-mêmes suffire à médier l'intrication, éliminant tout effet potentiel de la gravité quantique.
Mais cela vaut le coup, étant donné l'ampleur de la récompense potentielle. Espérons que nous n'aurons pas à attendre encore 60 ans pour voir comment l'expérience de Feynman se déroule.
Cette recherche a été publiée dans Lettres d'examen physique ici et ici .