De zestiende-eeuwse wetenschapper Galileo Galilei gooide twee bollen van verschillende massa vanaf de top van de scheve toren van Pisa om een ​​wetenschappelijk principe vast te stellen.

Nu, bijna vier eeuwen later, een team van Italiaanse natuurkundigen heeft hetzelfde principe toegepast op kwantumobjecten met behulp van een nieuwe wetenschappelijke methode voorgesteld door UQ-natuurkundige dr. Magdalena Zych, vandaag gemeld in Natuurcommunicatie .

Dr. Zych, van het ARC Center of Excellence voor Engineered Quantum Systems, zei dat het werk zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe sensoren met toepassingen in de studie van vulkaanuitbarstingen en aardbevingen, bij het zoeken naar minerale afzettingen, in navigatie van de aarde en de ruimte, en in zeer nauwkeurige tijdmetingen, frequentie en versnelling.

Wiskundige en natuurkundige Albert Einstein beschreef het principe vorige eeuw en het werd bekend als 'Einsteins equivalentieprincipe' voor atomen waarvan de massa zich in een kwantumsuperpositietoestand bevindt.

Dr. Zych zei dat het principe een cruciale rol speelde in het begrip van fysici van zwaartekracht en ruimte-tijd.

"Het principe stelt dat de totale traagheids- en zwaartekrachtsmassa van alle objecten equivalent zijn, wat betekent dat alle lichamen op dezelfde manier vallen als ze worden blootgesteld aan de zwaartekracht, " ze zei.

"Ons onderzoeksteam heeft een kwantumversie van de Leaning Tower-test uitgevoerd."

De nieuwe benadering werd voor het eerst voorgesteld door Dr. Zych en de Universiteit van Wenen en professor Caslav Brukner, onderzoeker van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen.

"Onze test was gebaseerd op een unieke kwantumfunctie:superpositie, ' zei dokter Zych.

"In relativistische fysica, de totale massa van een systeem hangt af van zijn interne energie.

"In de kwantumtheorie een systeem kan 'tegelijk' twee of meer verschillende energietoestanden innemen. Dit wordt kwantumsuperpositie genoemd, wat betekent dat een kwantumsysteem tegelijkertijd verschillende massa-energieën kan innemen."

Een team onder leiding van professor Guglielmo Tino van de Universiteit van Florence en het Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Rome (Nationaal Instituut voor Kernfysica) ontwierp en realiseerde het experiment.

"De bollen in het voorbeeld van de scheve toren van Galileo werden vervangen door rubidium-atomen, ' zei dokter Zych.

"De toren werd vervangen door een schema ontwikkeld door het team van professor Tino dat is gebaseerd op Bragg-atoominterferometrie.

"Het experiment bevestigde de geldigheid van het Einstein-equivalentieprincipe voor kwantumsuperposities met een relatieve precisie van enkele delen per miljard."