Derin yeraltı bir deney, ünlü ve on yıllar öncesine dayanan bir teorinin öngördüğü şekilde yerçekiminin kuantum tuhaflığını sildiğine dair hiçbir işaret bulamadı.
Fizikçiler, kuantum mekaniğinin tuhaf kurallarının günlük dünyamızda neden kaybolduğuna dair on yıllardır süregelen bir fikri şimdiye kadarki en zorlu deneysel testlerden birine tabi tuttu. İtalya'nın Gran Sasso dağı altında, araştırmacılar, yerçekimi kaynaklı uzay-zamanındaki minik dalgalanmaların kuantum süperpozisyonlarını kademeli olarak yok ettiğini öne süren bir teorinin öngördüğü son derece zayıf bir radyasyon sinyalini aradı. Yüksek derecede korunaklı bir germanyum dedektörle 62 gün süren ölçümlerin ardından böyle bir sinyal bulunamadı.
Parçacıklar ve atomların minik dünyası ile deneyimlediğimiz çok daha büyük dünya arasında bir noktada kuantum davranışı kaybolmaya başlar.
Kuantum mekaniği, parçacıkların olası durumların bir kombinasyonunda var olmasına izin verir; bu olguya süperpozisyon denir. Bu tuhaf özellik, gözlemlenene kadar hem canlı hem de ölü olan bir kediyi içeren Schrödinger'in ünlü düşünce deneyini ilham verdi. Oysa günlük dünyadaki nesneler böyle davranmaz.
Fizikçiler bu belirgin kuantum etkilerinin kaybına dekohereans adını verir. Dekohereansın tam olarak neden gerçekleştiği ve yerçekiminin bir rol oynayıp oynamadığı, temel fizikteki en büyük açık sorulardan biridir.
Şimdi, FQXi tarafından desteklenen yeni bir deney, yerçekimiyle ilgili öne çıkan bir açıklamayı ortadan kaldırdı. Bulgular Haziran 2026'da New Journal of Physics'te yayımlandı.
Modern fiziğin en derin sorularından biri, atomları ve temel parçacıkları yöneten tuhaf kuantum davranışının, deneyimlediğimiz makroskopik dünyada neden kaybolduğudur diyen FQXi üyesi Catalina Curceanu, İtalya'daki Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü Frascati Ulusal Laboratuvarı'nda araştırma direktörü ve VIP İşbirliği sözcüsü.
Yerçekiminin kuantum dekohereansındaki rolünü test etmek
Deney, dünyanın en büyük temel fizik laboratuvarı olan INFN Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi.
Araştırmacılar, yerçekiminin kendisinin kuantum süperpozisyonlarını yok etmesine yardımcı olabileceğini öne süren bir modele odaklandı.
Einstein'ın genel görelilik kuramına göre kütleli nesneler uzay-zaman dokusunu büker. 1960'larda Macar teorik fizikçi Frigyes Károlyházy, uzay-zamanın da minik, kaçınılmaz dalgalanmalar geçirebileceğini öne sürdü.
Modeline göre bu dalgalanmalar kuantum süperpozisyonlarını kademeli olarak bozar. Bu süreç, büyük nesnelerin Schrödinger'in kedi düşünce deneyinde hayal edilen ölü-ve-canlı durumu gibi kuantum mekaniğinin izin verdiği tuhaf durum kombinasyonlarında kalmamasını açıklayabilir.
Károlyházy'nin fikri ilgiyi sürdürmüş ve son zamanlarda FQXi'den Angelo Bassi ve arkadaşları tarafından yeniden canlandırılmış, rafine edilmiş ve yeniden formüle edilmiştir.
Zayıf bir radyasyon imzasının aranması
Öngörülen uzay-zaman dalgalanmaları doğrudan algılanamaz. Ama varlarsa ölçülebilir bir yan etki yaratmaları gerekir.
Elektrik yüklü parçacıkların rastgele hareket edip hızlanmasına neden olurlar. Bunun sonucunda bu parçacıkların son derece zayıf elektromanyetik radyasyon yaymaları beklenir.
Böyle zayıf bir sinyali tespit etmek zordur çünkü kozmik ışınlar da dahil olmak üzere diğer kaynaklardan gelen radyasyonun altında kolayca kaybolabilir.
İşte Gran Sasso bu yüzden çok kullanışlıdır. Laboratuvar, 1,4 kilometre radyasyonu azaltan kaya altında yer alır ve bu da aksi halde aramayı karmaşıklaştıracak arka plan girişimlerinin çoğunu engeller.
Doğal kaya kalkanı, son derece nadir fiziksel olayları tespit etmek için Dünya üzerindeki en sessiz ortamlardan birini yaratır diyor Curceanu.
Araştırmacılar, ek bakır ve kurşun katmanlarıyla korunmuş, kahve fincanı büyüklüğünde yüksek saflıkta bir germanyum kristali etrafında inşa edilmiş bir dedektör kullandı.
62 gün boyunca veri topladılar, ardından bekledikleri arka plan radyasyon miktarını çıkardılar. Kalan şey, Károlyházy modelinin öngördüğü radyasyon deseniyle karşılaştırıldı.
Sonuç basitti: hiçbir sinyal görünmedi.
Büyük bir teori darbe aldı
Bulgular, yerçekiminin kuantum dekohereansıyla hiçbir ilgisi olmadığını kanıtlamaz.
Bunun yerine, bu fikrin önemli bir versiyonunu dışlar ve yerçekimi ile kuantum mekaniğini birbirine bağlayan gelecekteki teoriler için daha sıkı sınırlar verir.
Bu sinyal yokluğu kendisi büyük bir bilimsel sonuçtur diyor Curceanu. En eski ve en doğal yerçekimi kaynaklı dekohereans modellerinden birini dışlayarak, bu çalışma yerçekimi ile kuantum mekaniği arasındaki etkileşimi tanımlayan teorinin arayışını daraltır ve temel fizikteki en derin gizemlerden birini anlamamıza bir adım daha yaklaştırır.
Kuantum kuramından test edilebilir fiziğe
Károlyházy'nin modeli, doğanın bir nesnenin konumunu ne kadar kesin belirleyebileceğimiz veya bir mesafeyi ölçebileceğimiz konusunda temel bir sınır dayatabileceği fikrine dayanır.
Model önerildikten bu yana, benzer fikirler dizge kuramı ve döngüsel kuantum kütleçekimi de dahil olmak üzere yerçekimi ve kuantum mekaniğini birleştirmeye yönelik birçok modern girişimde ortaya çıktı.
Her kuantum kütleçekimi yaklaşımı, uzay-zamanın ölçümündeki belirsizlikle bağlantılı minimal bir uzunluğun varlığını öngörmekle sonuçlanır diyor İtalya'daki Enrico Fermi Araştırma Merkezi/INFN/VIP'te kuantum fizikçisi ve yeni çalışmanın deneysel lideri Kristian Piscicchia.
Kuantum kütleçekimi genellikle günümüz deneylerinin erişiminin çok ötesinde bir konu olarak görülür. Ancak bu çalışma, en azından yerçekimi ve kuantum mekaniğini içeren bazı tahminlerin şimdiden test edilebileceğine dair artan kanıtlara eklenir.
hassasiyet deneyleri, yakın zamana kadar neredeyse tamamen teorik spekülasyon alanına ait olan fikirleri test edebilecek bir duyarlılık seviyesine ulaşıyor diyor Curceanu. Duyarlılık arttıkça teori ile ölçüm arasındaki sınır sürekli hareket eder ve evrenimizi yöneten temel ilkeleri keşfetmek için yeni olanaklar açar.
Araştırma, Foundational Questions Institute, FQXi tarafından Fiziksel Dünyada Bilinç programı aracılığıyla desteklendi.
FQXi'nin teşvik ettiği araştırma türü, ekipleri kuşaklar, sınırlar ve disiplinler arasında bir araya getirir diyor Curceanu. Gerçekten yeni fikirlerin kuluçka merkezleri olarak hareket edebilir.
