كيف لمبدأ التكافؤ لأينشتاين أن يشمل العالم الكمومي؟ قد حيّر هذا السؤال الفيزيائين لعقود، لكنَّ فريقًا من بينهم باحث من جامعة كوينزلاند قد وجدوا حلاً لهذا السؤال.”
عالمة فيزياء جامعة كوينزلاند الدكتورة ماقدالينا زيخ Magdalena Zych من مركز ARC للدراسات المتقدمة الخاص بهندسة الأنظمة الكموميّة، وبروفيسور جامعة فيينا كاسىلاف بروكنر Caslav Brukner يعملان لمعرفة ما إذا كانت الأجسام الكموميّة تتأثر بالجاذبية فقط خلال منحنى الزمكان.
تقول الدكتور زيخ: “يؤكد مبدأ التكافؤ لأينشتاين أنَّ إجمالي كتلة الجاذبية والقصور الذاتي متساوية في جميع الأجسام، مما يعني أنَّ جميع الأجسام تسقط بنفس المعدل عند خضوعها لحقل جاذبية مهما كانت كتلتها”
وتضيف زيخ: “تسآئل علماء الفيزياء عمَّا إذا كان مبدأ التكافؤ يُطبق على الأجسام الكموميّة، فلترجمة المبدأ إلى العالم الكمومي يجب علينا أولًا معرفة كيف تتأثر الأجسام الكموميّة بالجاذبية، وأدركنا أنه لتحقيق هذا الأمر يجب علينا أن نتجه إلى (الكتلة)”
الكتلة هي كمية ديناميكية ويمكن أن تمتلك قيمٌا مختلفة، وفي فيزياء الكم يمكن لكتلة جسيم ما أن تكون في “تموضع” أو “تراكب” كمومي لقيمتين مختلفتين.
طبقًا للمعادلة المشهورة التي تنص بأن الطاقة تساوي الكتلة في مرعبة سرعة E=MC² فإن كتلة أي جسم تكون متماسكة معًا بواسطة الطاقة.
صووووووووووووووووووووووورة
تصور فني للصيغة الكموميّة.
حقوق الصورة: مجلس البحوث الأسترالي للدراسات المتقدمة الخاص بهندسة الأنظمة الكموميّة Australian Research Council Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS).
في حالة فريدة من نوعها لفيزياء الكم، يمكن أن تتواجد الطاقة والكتلة في “تراكب أو تموضع كمومي” – كما لو أنهما يتكونان من قيمتين مختلفتين “في نفس الوقت”.
وتضيف زيخ: “أدركنا أنه يجب علينا معرفة كيف لمثل هذه الجسيمات (في مثل هذه الحالات الكموميّة للكتلة) أن تتصرف لأجل فهم كيفية تفاعل جسيم كمومي مع الجاذبية”
“وجدنا من خلال بحثنا أنَّه بالنسبة للجسيمات الكموميّة التي في حالات تراكب كمومي لكتل مختلفة، فإن مبدأ التكافؤ يفرض قيودًا إضافية غير موجودة في حالة الجسيمات الكلاسيكة. ويعد هذا إكتشافاً جديداً”
“وهذا يعني أن الدراسات السابقة التي حاولت ترجمة مبدأ التكافؤ إلى عالم فيزياء الكم كانت غير مكتملة لأنها ركزت على مسارات الجسيمات وأهملت الكتلة”
أتاحت هذه الدراسة مجالًا لتجارب جديدة ضرورية لمعرفة ما إذا كانت الجسيمات الكمومية تمتثل للقيود الإضافية التي اكتُشِفت.
نُشرت هذه الدراسة في مجلة نايتشر فيزكس Nature Physics.
تدقيق لغوي: بشرى بوخالفي
المصدر: هنا