Il modello Diósi-Penrose (DP) del collasso della funzione d'onda correlato alla gravità. un, Secondo la gravità quantistica, una sovrapposizione spaziale quantistica di un sistema (sfera rossa) genera una sovrapposizione di diverse curvature dello spaziotempo (fogli grigi), corrispondenti alle possibili diverse ubicazioni del sistema. Penrose sostiene che una sovrapposizione di differenti spazio-tempo è instabile e decade nel tempo, facendo collassare anche la funzione d'onda del sistema. Fornisce una stima per il tempo di collasso come indicato nell'equazione (1), che è più veloce per un sistema più grande, simile a quello suggerito in precedenza da Diósi. B, L'equazione principale del modello DP (equazione (3)) prevede non solo il collasso della funzione d'onda, ma anche una onnipresente diffusione browniana (rappresentata dalla freccia grigia) per ogni costituente del sistema. Quando i costituenti sono carichi (protoni ed elettroni), la diffusione è accompagnata dall'emissione di radiazioni (linee ondulate arancioni), con uno spettro che dipende dalla configurazione del sistema. Questo è dato dall'equazione (4) nell'intervallo ΔE = (10–10 5 ) keV delle energie dei fotoni. L'emissione di radiazioni prevista è debole ma potenzialmente rilevabile da un esperimento eseguito in un ambiente a bassissimo rumore. Abbiamo eseguito un tale esperimento per escludere la versione originale senza parametri del modello DP. Credito: Fisica della natura (2020). DOI:10.1038/s41567-020-1008-4
Un team di ricercatori tedeschi, L'Italia e l'Ungheria hanno testato una teoria che suggerisce che la gravità sia la forza dietro il collasso quantistico e non ha trovato prove a sostegno. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Fisica della natura , i ricercatori descrivono esperimenti sotterranei che hanno condotto per testare l'impatto della gravità sulle funzioni d'onda e ciò che il loro lavoro ha mostrato loro. Myungshik Kim, con l'Imperial College di Londra ha pubblicato un articolo su News &Views nello stesso numero, delineando il lavoro del team e le implicazioni dei loro risultati.
La fisica quantistica suggerisce che lo stato di un oggetto dipende dalle sue proprietà e dal modo in cui viene misurato da un osservatore; l'esperimento mentale che coinvolge il gatto di Schrödinger è forse l'esempio più famoso. Ma la teoria non è universalmente accettata:i fisici hanno litigato per molti anni sulla nozione, con alcuni che sostengono che sembra un po' troppo antropocentrico per essere reale. Dietro la teoria c'è il concetto di collasso della forma d'onda, per cui l'osservazione di una particella, come esempio, lo fa crollare. Per aiutare a dare un senso all'idea, alcuni fisici hanno suggerito che la forza dietro il collasso della forma d'onda non è una persona che guarda una particella, ma gravità. Suggeriscono che i campi gravitazionali esistono al di fuori della teoria quantistica e resistono all'essere costretti a combinazioni scomode come le sovrapposizioni. Un campo gravitazionale costretto a farlo presto collassa, portando con sé la particella. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno ideato un esperimento per testare questa teoria in senso fisico.
L'esperimento consisteva nel costruire un piccolo rivelatore di cristalli di germanio e usarlo per rilevare le emissioni gamma e di raggi X dai protoni nei nuclei del germanio. Ma prima di eseguire l'esperimento, hanno avvolto il rivelatore in piombo e lo hanno fatto cadere in una struttura a 1,4 chilometri sotto il livello del suolo presso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso in Italia per impedire che più radiazioni estranee raggiungano il sensore. Dopo due mesi di test, il team ha registrato molti meno colpi di fotoni di quanto la teoria suggerirebbe, indicando che le particelle non stavano collassando a causa della gravità, come la teoria aveva suggerito.
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