Grotere objecten raken hoe dan ook hun quantumeigenschappen kwijt door toedoen van de relativiteitstheorie. Dat stellen fysici in een nieuw artikel.

Einsteins algemene relativiteitstheorie en de quantummechanica zijn sowieso niet elkaars grootste vrienden. De theorieën zijn zo verschillend dat het tot nu toe nog niemand is gelukt om ze samen te laten werken in één overkoepelende theorie. Maar de rivaliteit gaat nog verder, zo stelt een nieuw artikel: een effect dat volgt uit Einsteins theorie blijkt grote objecten automatisch te ontdoen van hun quantumeigenschappen.

Kat van Schrödinger

Het gaat daarbij om de mogelijkheid van kleine deeltjes om, simpel gezegd, op meerdere plaatsen tegelijk te zijn (of zich op een andere manier in verschillende toestanden te bevinden). Zo’n combinatie van diverse mogelijkheden die tegelijkertijd zijn gerealiseerd, kennen we niet uit het dagelijks leven. De beroemde kat van Schrödinger, die dood én levend is totdat iemand in de doos kijkt waarin het beest zit opgesloten, komt alleen voor in gedachte-experimenten.

Waar komt dat door? Sowieso maken grote objecten contact met hun omgeving; ze ‘verstrengelen’ zich ermee, zoals natuurkundigen dat noemen. En als dat gebeurt, verliezen ze hun quantumkarakter. Maar wat als dat contact met de buitenwereld er helemaal niet zou zijn? Blijft een deeltje dan voor eeuwig helemaal ‘quantum’?

Nee, zeggen natuurkundige Igor Pikovski en collega’s in een artikel dat onlangs werd gepubliceerd in Nature Physics. Zij gaan daarbij uit van Einsteins algemene relativiteitstheorie, die de zwaartekracht beschrijft. Een van de effecten van die theorie is dat de tijd langzamer verloopt voor een voorwerp naarmate het meer zwaartekracht voelt. En dit effect, zo rekent het artikel voor, zorgt ervoor dat een groter object nog maar op één plek tegelijk kan zijn – ook als er geen verstrengeling met de omgeving is. De verschillende versies van het object ervaren hierdoor namelijk een verschillend verloop van de tijd, en dat voorkomt dat ze samen één geheel kunnen blijven vormen.

Te klein om te meten

In het artikel benadrukken Pikovski en consorten dat ze geen speculatieve zaken introduceren, zoals vaak gebeurd in andere pogingen om zwaartekracht zich met de quantumwereld te laten bemoeien. Ze houden zich netjes aan de natuurkunde zoals die algemeen wordt geaccepteerd.

Jammer is alleen dat het effect dat ze beschrijven te klein is om het op dit moment te kunnen meten. De grootste quantumdeeltjes die we momenteel kunnen maken, zouden volgens natuurkundige Sabine Hossenfelder pas na een jaar hierdoor ‘ontquantumd’ raken. En tegen die tijd zijn ze hun quantumeigenschappen allang op een andere manier verloren. Maar: mochten we dat dus op de een of andere manier weten te voorkomen, dan zal de relativiteitstheorie volgens Pikovski alsnog roet in het eten gooien. Quantum en Einstein, het blijft water en vuur.

Bronnen: Nature Physics, ArXiv.org, Physics World, Backreaction