Физики впервые измерили квантовую фазу свободно падающих атомов

Международная группа физиков впервые напрямую зарегистрировала квантовую фазу свободно падающего волнового пакета относительно неподвижного. Ученые из Великобритании, Германии, Израиля и США разделили волновую функцию атомов рубидия-87 на две части: одну оставили падать, вторую удерживали магнитным полем. Эту информацию сообщает сайт N + 1.

Разность фаз между пакетами кубически зависела от времени свободного падения, что совпало с предсказаниями принципа эквивалентности. Статья вышла в Science Advances, эксперимент поставили на атомном чипе под руководством Рона Фолмана из Университета Бен-Гуриона.

Ученые использовали интерферометр Штерна — Герлаха и охладили конденсат из ~20 тысяч атомов рубидия-87 до 3,3 наннокельвина. Один пакет двигался вверх и затем падал под гравитацией, второй фиксировался магнитом на высоте; расстояние между ними достигало 7,5 микрометра, а расхождение с расчётами — не более 2,5 процента.

Авторы отмечают, что результат не отметает все модели нарушения принципа — те, что предсказывают ту же фазу, остаются возможными. В перспективе интерферометр применят к более сложным проверкам, включая квантовые часы.