Il principio di equivalenza debole (WEP) è un aspetto chiave della fisica classica. Essa afferma che quando le particelle sono in caduta libera, le traiettorie che seguono sono del tutto indipendenti dalle loro masse. Però, non è ancora chiaro se questa proprietà si applichi anche all'ambito più complesso della meccanica quantistica. In una nuova ricerca pubblicata in EPJ DO , James Quach all'Università di Adelaide, Australia, dimostra teoricamente che il WEP può essere violato da particelle quantistiche nelle onde gravitazionali, le increspature nello spaziotempo causate da eventi colossali come la fusione dei buchi neri.

Oltre a risolvere un lungo dibattito sulla teoria quantistica, Le scoperte di Quach potrebbero portare allo sviluppo di nuovi materiali avanzati, compresi i fluidi con conducibilità infinita e viscosità zero. Questi potrebbero essere usati come rivelatori avanzati di onde gravitazionali e potrebbero persino portare a dispositivi in ​​grado di rispecchiare le onde gravitazionali e raccogliere la loro energia. Quach ha basato il suo approccio su un principio chiamato "informazioni di Fisher", un modo per misurare la quantità di informazioni che una variabile casuale osservabile porta su un particolare parametro sconosciuto. Qui, la variabile casuale descrive la posizione di una particella quantistica in un campo gravitazionale, mentre il parametro sconosciuto è la sua massa. Se il WEP fosse obbedito, le informazioni di Fisher dovrebbero essere zero in questo caso.

Attraverso i suoi calcoli, Quach ha riscritto un'equazione che descrive il WEP per le particelle quantistiche in caduta libera, per incorporare le loro informazioni Fisher. Ha mostrato che mentre queste particelle obbediscono al WEP nei campi gravitazionali statici, le loro traiettorie possono infatti fornire informazioni sulla loro massa quando attraversano onde gravitazionali. Per la prima volta, il calcolo caratterizza precisamente come il WEP può essere violato da particelle quantistiche, e fornisce spunti chiave per studi futuri alla ricerca della violazione attraverso esperimenti reali.