O cientista do século XVI Galileo Galilei jogou duas esferas de massa diferente do topo da Torre Inclinada de Pisa para estabelecer um princípio científico.

Agora, quase quatro séculos depois, uma equipe de físicos italianos aplicou o mesmo princípio a objetos quânticos usando um novo método científico proposto pela física UQ Dra. Magdalena Zych, relatado hoje em Nature Communications .

Dr. Zych, do ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems, disse que o trabalho pode levar ao desenvolvimento de novos sensores com aplicações no estudo de erupções vulcânicas e terremotos, em busca de depósitos minerais, na navegação da Terra e do espaço, e em medições de tempo de alta precisão, frequência e aceleração.

O matemático e físico Albert Einstein descreveu o princípio no século passado e ele ficou conhecido como 'princípio de equivalência de Einstein' para átomos cuja massa está em um estado de superposição quântica.

O Dr. Zych disse que o princípio desempenhou um papel vital na compreensão dos físicos da gravidade e do espaço-tempo.

"O princípio afirma que a massa total inercial e gravitacional de quaisquer objetos são equivalentes, o que significa que todos os corpos caem da mesma maneira quando sujeitos à gravidade, " ela disse.

"Nossa equipe de pesquisa conduziu uma versão quântica do teste da Torre Inclinada."

A nova abordagem foi proposta pela primeira vez pelo Dr. Zych e pela Universidade de Viena e pelo pesquisador da Academia Austríaca de Ciências, Professor Caslav Brukner.

"Nosso teste contou com um recurso quântico único:superposição, "Dr. Zych disse.

"Na física relativística, a massa total de um sistema depende de sua energia interna.

"Na teoria quântica, um sistema pode ocupar dois ou mais estados de energia diferentes "ao mesmo tempo". Isso é chamado de superposição quântica, o que significa que um sistema quântico pode ocupar diferentes energias de massa simultaneamente. "

Uma equipe liderada pelo professor Guglielmo Tino da Universidade de Florença e o Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Instituto Nacional de Física Nuclear) de Roma projetou e realizou o experimento.

"As esferas no exemplo da Torre Inclinada de Galileu foram substituídas por átomos de rubídio, "Dr. Zych disse.

“A torre foi substituída por um esquema desenvolvido pela equipe do professor Tino que se baseia na interferometria do átomo de Bragg.

"O experimento confirmou a validade do princípio de equivalência de Einstein para superposições quânticas com uma precisão relativa de algumas partes por bilhão."