Introduzione

I calcoli rivelano che un principio chiave della fisica classica è violato dalle particelle quantistiche che attraversano le increspature nello spaziotempo.

La nuova ricerca è stata pubblicata su EPJ C

WEP violato nelle onde gravitazionali

Il principio di equivalenza debole (WEP) è un aspetto fondamentale della fisica classica. Esso afferma che quando le particelle sono in caduta libera, le traiettorie che seguono sono completamente indipendenti dalla loro massa. Tuttavia, non è ancora chiaro se questa proprietà si applica anche nel campo più complesso della meccanica quantistica.

In una nuova ricerca pubblicata su EPJ C, James Quach dell’Università di Adelaide, Australia, dimostra teoricamente che il WEP può essere violato dalle particelle quantistiche nelle onde gravitazionali – le increspature nello spaziotempo causate da eventi colossali come la fusione dei buchi neri.

Oltre a risolvere un dibattito di lunga data sulla teoria quantistica, le scoperte di Quach potrebbero portare allo sviluppo di nuovi materiali avanzati, compresi fluidi a conducibilità infinita e a viscosità zero. Questi potrebbero essere usati come rivelatori di onde gravitazionali avanzate e potrebbero anche portare a dispositivi che possono riflettere le onde gravitazionali e raccogliere la loro energia.

Quach ha basato il suo approccio su un principio chiamato ‘Fisher information‘ – un modo per misurare quante informazioni 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 rispettato, in questo caso le informazioni di Fisher dovrebbero essere pari a zero.

Una nuova equazione

Attraverso i suoi calcoli, Quach ha riscritto un’equazione che descrive il WEP per le particelle quantistiche che cadono liberamente, per incorporare le loro Fisher information. Egli ha mostrato che mentre queste particelle obbediscono al WEP nei campi gravitazionali statici, le loro traiettorie possono effettivamente dare informazioni sulla loro massa quando passano attraverso le onde gravitazionali.

Per la prima volta, il calcolo caratterizza con precisione il modo in cui il WEP può essere violato dalle particelle quantistiche e fornisce spunti chiave per studi futuri alla ricerca della violazione attraverso esperimenti reali.

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