Nieuw project zet stap in de richting naar antwoord op de vraag of zwaartekracht kwantumverschijnsel is

Een consortium van de universiteiten van Yale (VS), Northwestern (VS) en Warwick (VK) en Groningen gaat een experiment ontwikkelen om te testen of zwaartekracht een kwantumverschijnsel is. Dit onderzoek draagt bij aan een beter begrip van zwarte gaten, de oerknal en het heelal. Van de Rijksuniversiteit Groningen is hoogleraar theoretische natuurkunde Anupam Mazumdar ( Van Swinderen Instituut ) consortiumpartner.

De wetenschappers ontvangen in totaal 3,25 miljoen dollar voor hun onderzoek. Het grootste deel hiervan wordt toegekend door de Alfred P. Sloan Foundation, een Amerikaanse stichting zonder winstoogmerk die wetenschappelijk onderzoek van hoge kwaliteit ondersteunt. Verschillende andere Amerikaanse stichtingen dragen ook bij. Het project heet 'MAST-QG: Macroscopic superpositions towards witnessing the quantum nature of gravity'.

Grote onbeantwoorde vraag

Het project wil antwoord geven op de vraag of zwaartekracht onder de wetten van de kwantummechanica valt, wat al eeuwenlang een van de grote onbeantwoorde vragen in de natuurkunde is. Het is gebaseerd op het theoretische voorstel 'Spin Entanglement Witness for Quantum Gravity' van Mazumdar, dat hij samen met collega's uit het Verenigd Koninkrijk in 2017 publiceerde.

Het experiment: Leviterende microdiamanten

In de kwantummechanica, die het gedrag van atomen en moleculen beschrijft, gedragen objecten zich anders dan alles wat we kennen: ze kunnen zich in een kwantumsuperpositie bevinden, op twee plaatsen tegelijk. De wetenschappers gaan onderzoeken of zwaartekracht op deze manier werkt, door microdiamanten in een vacuüm te laten zweven. Als de zwaartekracht kwantum is, zal het de diamanten 'verstrengelen' - een intrigerend fenomeen dat twee objecten sterk met elkaar verbindt op manieren die in het dagelijks leven onmogelijk zijn.

Belangrijk onderzoek

Mazumdar onderstreept het belang van het onderzoek: "Dit is een van de diepste vragen over ons universum. Het beantwoorden van deze vraag zal vergelijkbaar zijn met de ontdekking van het Higgs Boson bij de LHC, de detectie van zwaartekrachtgolven door LIGO/VIRGO en de realisatie van het Bose-Einstein condensaat in een lab."

Prototype Experiment

Er zijn nog veel uitdagingen om dit idee te realiseren, die het team tijdens het project zal onderzoeken. Het zal minstens een decennium duren om het eigenlijke experiment te realiseren. In de komende vijf jaar gaat het consortium proberen om een proefexperiment op kleinere schaal op te zetten.

Het team achter het experiment

Het team bestaat uit hoofdonderzoeker Prof. Gavin Morley van het Department of Physics, University of Warwick, Dr. David Moore van Yale University, Prof. Sougato Bose van UCL, Prof. Anupam Mazumdar van de Rijksuniversiteit Groningen en Andrew Geraci, Associate Prof. of Physics, Northwestern University.