I fisici hanno proposto un modo per testare la gravità quantistica che, in linea di principio, potrebbe essere eseguita da un laser-based, esperimento da tavolo utilizzando la tecnologia attualmente disponibile. Sebbene una teoria della gravità quantistica supererebbe una delle più grandi sfide della fisica moderna unificando la relatività generale e la meccanica quantistica, attualmente i fisici non hanno modo di testare alcuna teoria proposta sulla gravità quantistica.

Ora un team di sette fisici provenienti da vari paesi, S. Dey, A. Bhat, D. Momeni, M. Faizal, A.F. Ali, T.K. Dey, e A. Rehman, hanno escogitato un nuovo modo per testare sperimentalmente la gravità quantistica utilizzando un esperimento basato su laser. Hanno pubblicato un articolo sul test proposto in un recente numero di Fisica nucleare B .

Uno dei motivi per cui testare la gravità quantistica è così impegnativo è che i suoi effetti si manifestano solo su scale di energia molto elevate e le corrispondenti scale di lunghezza minuscole. Queste scale estreme, che sono molto vicini alla scala di Planck, sono circa 15 ordini di grandezza oltre quelli accessibili dal Large Hadron Collider (LHC), di gran lunga l'esperimento a più alta energia del mondo.

Per affrontare queste sfide, i fisici hanno adottato un approccio completamente diverso per raggiungere energie e lunghezze della scala di Planck, cioè misurando gli effetti di una proprietà chiamata non commutatività.

Molte teorie proposte sulla gravità quantistica, compresa la gravità quantistica a loop e la teoria delle stringhe, sono teorie non commutative, in cui la geometria dello spaziotempo è non commutativa. In questo quadro, alcuni parametri hanno relazioni non commutative, un concetto che è strettamente legato all'idea di variabili complementari nel principio di indeterminazione di Heisenberg. Una delle conseguenze di uno spaziotempo non commutativo è che non ci sono singolarità, che ha implicazioni per altre aree della cosmologia, come il big bang e i buchi neri.

Con il loro test proposto, l'obiettivo dei fisici è trovare prove sperimentali a sostegno dell'idea che lo spaziotempo abbia effettivamente una struttura non commutativa. Per fare questo, il test proposto tenta di rilevare eventuali cambiamenti nelle relazioni commutative convenzionali che si verificano in un oscillatore micromeccanico. Se queste modifiche sono presenti, indicherebbero una struttura non commutativa e produrrebbero uno sfasamento ottico misurabile su un impulso luminoso che è stato accoppiato all'oscillatore.

Utilizzando le attuali configurazioni ottiche, questo sfasamento può essere misurato con livelli di precisione sufficientemente elevati che, secondo i calcoli dei fisici, consentirebbe di accedere alla scala energetica vicino alla lunghezza di Planck. Accedendo a questa scala, l'esperimento potrebbe potenzialmente sondare gli effetti delle teorie non commutative sul regime energetico relativo alla gravità quantistica.

"Ci aspettiamo che la geometria dello spaziotempo sia una struttura emergente, che emerge da qualche teoria puramente matematica della gravità quantistica, " coautore Mir Faizal, professore all'Università della Columbia Britannica-Okanagan e all'Università di Lethbridge, Canada, detto Phys.org . "Questo è simile alla geometria di una barra di metallo che emerge dalla fisica atomica. È stato suggerito da vari approcci alla gravità quantistica che questa struttura alla base della geometria dello spaziotempo può essere rappresentata da una geometria non commutativa. Quindi, abbiamo proposto un modo per testare questa idea usando un esperimento opto-meccanico. Il vantaggio di avere una struttura del genere sarà che, dentro, lo spaziotempo sarà libero da singolarità, compresa la singolarità del big bang."

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