Galileo Galilei - nhà khoa học thế kỷ 16 - đã ném hai quả cầu có khối lượng khác nhau từ đỉnh tháp nghiêng Pisa để xác lập một nguyên lý khoa học. Gần 4 thế kỷ sau, một nhóm các nhà vật lý Italia đã áp dụng nguyên lý này cho các đối tượng lượng tử bằng cách sử dụng một phương pháp khoa học mới được đề xuất bởi Tiến sĩ Magdalena Zych - một nhà vật lý ở Đại học Queensland (UQ, Australia).
Tiến sĩ Zych, hiện đang làm việc tại Trung tâm nghiên cứu cao cấp về hệ thống lượng tử kỹ thuật ARC, cho biết nghiên cứu này có thể dẫn tới sự phát triển những cảm biến mới để nghiên cứu những vụ phun trào núi lửa và động đất, tìm kiếm các mỏ khoáng sản, định hướng Trái Đất và không gian, đo đạc chính xác thời gian, tần số và gia tốc.
Nhà toán học và vật lý Albert Einstein đã mô tả nguyên lý của ông vào thế kỷ trước và được biết tới là "nguyên lý tương đương Einstein" đối với các nguyên tử có khối lượng trong trạng thái chồng chất lượng tử.
Zych cho biết nguyên lý này có vai trò rất quan trọng trong hiểu biết của các nhà vật lý về hấp dẫn và không-thời gian.
Bà nói: "Nguyên lý này cho biết rằng toàn bộ khối lượng quán tính và khối lượng hấp dẫn của bất cứ vật thể nào là tương đương, có nghĩa là mọi vật thể đều rơi theo cùng một cách khi bị chi phối bởi lực hấp dẫn. Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã tiến hành một phiên bản lượng tử của thử nghiệm tháp nghiêng."
Cách tiếp cận mới này đã được đề xuất lần đầu tiên bởi Zych và giáo sư Caslav Brukner ở Đại học Vienna và Viện khoa học Áo.
"Thử nghiệm của chúng tôi dựa trên một đặc trưng độc đáo của lượng tử là sự chồng chất," Tiến sĩ Zych nói. "Trong vật lý tương đối tính, tổng khối lượng của một hệ phụ thuộc vào năng lượng quán tính của nó. Trong thuyết lượng tử, một hệ có thể chiếm hai hoặc nhiều hơn số trạng thái năng lượng cùng một lúc. Cái đó gọi là chồng chất lượng tử, có nghĩa là một hệ lượng tử có thể có nhiều mức khối lượng-năng lượng đồng thời."
Một nhóm nghiên cứu đứng đầu bởi Giáo sư Guglielmo Tino ở Đại học Florence và Viện Vật lý hạt nhân Quốc gia (Italia) đã thiết kế và thực hiện thí nghiệm này.
"Những quả cầu trong thí nghiệm ở tháp nghiêng của Galileo được thay thể bằng những nguyên tử rubidium (Rb)", Zych nói. "Tháp nghiêng được thay thế bởi một mô hình phát triển bởi nhóm của Giáo sư Tino dựa trên kỹ thuật giao thoa nguyên tử Bragg."
"Thí nghiệm đã xác nhận tính đúng đắn của nguyên lý tương đương Einstein đối với sự chồng chất lượng tử với độ chính xác tương đối là vài phần tỷ."
Bryan
Theo Space Daily
