Quantum particles can feel the influence of gravitational fields they never touch
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重力場のない所でも重力の影響をうけることがあるということが、実験で示された。1月14日付けの「サイエンス」。スタンフォード大学のカセビッチによる。
これは、電磁場のない所で電磁気ポテンシャルの影響を受けることがあるという、「アハラノフ=ボーム（AB）効果」の重力バージョンに相当し、古典物理学的な重力の効果が量子力学の範囲では成り立たないことがある、つまり量子力学と一般相対論が相性が悪いことを実験的に示したものだ。
電磁気版のAB効果の検証には、電磁場のない空間とある空間を電子の波長の範囲内（マイクロメートル）で両立させることが必要で、日立の外村彰はドーナツ状の磁石を超伝導体でコーティングしマイスナー効果で磁場を閉じ込める事で、ドーナツ内外に磁場の有無の差を作成。電子線ホログラフィーの干渉により、AB効果の存在を証明した（1986年）。
https://www.hitachi-hightech.com/site/jp/about/ieee/product.html
今回の重力版では、高さ10mの真空容器にルビジウム原子を発射し落下させることで、重力の影響を排除する状況を作成。さらにレーザーをあてて重力のある場合とない場合の2つの異なる経路を通る量子重ね合わせの状態にすることで、干渉効果による落下位置の変化を観測した。
この理論は、基本的な物理方程式（ラグランジアン）のゲージ不変性（つまり対称性をもつ）という性質から重ね合わせの位相差が生まれることが示される、ということから来ているが、それにしても、これほど深淵な現象を理論的に予想できるということ、そしてこの現象そのもの、そしてそれが実験で証明できることも、まさに驚くべき事だ。
アハラノフもそろそろノーベル賞取るんじゃないだろうか。いや、まずこの実験がブレークスルー賞（GoogleとFacebookとアリババの創業者らが作ったやつ）かな。
注目のコメント
重力のアハラノフ・ボーム効果が観測されたとの報。論文はサイエンスから出版【※】。電磁場のベクトルポテンシャルに対応する重力のベクトルポテンシャルが存在するってこと？そしてそれが量子効果として現れるってこと？重力の存在しない状態を自由落下で実現させたのだろうけど、実験系の詳細はアブストだけでは良くわからないなぁ。
【※】https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl7152
