Le scientifique du XVIe siècle Galileo Galilei a lancé deux sphères de masse différente du haut de la tour penchée de Pise pour établir un principe scientifique.

Près de quatre siècles plus tard, une équipe de physiciens italiens a appliqué le même principe aux objets quantiques en utilisant une nouvelle méthode scientifique proposée par la physicienne de l'UQ, le Dr Magdalena Zych, rapporté aujourd'hui dans Communication Nature .

Dr Zych, du Centre d'excellence ARC pour les systèmes quantiques d'ingénierie, a déclaré que les travaux pourraient conduire au développement de nouveaux capteurs avec des applications dans l'étude des éruptions volcaniques et des tremblements de terre, à la recherche de gisements minéraux, dans la navigation de la Terre et de l'espace, et dans les mesures de temps de haute précision, fréquence et accélération.

Le mathématicien et physicien Albert Einstein a décrit le principe au siècle dernier et il est devenu connu sous le nom de «principe d'équivalence d'Einstein» pour les atomes dont la masse est dans un état de superposition quantique.

Le Dr Zych a déclaré que le principe jouait un rôle vital dans la compréhension des physiciens de la gravité et de l'espace-temps.

"Le principe soutient que la masse inertielle et gravitationnelle totale de tous les objets sont équivalentes, ce qui signifie que tous les corps tombent de la même manière lorsqu'ils sont soumis à la gravité, " elle a dit.

"Notre équipe de recherche a mené une version quantique du test de la tour penchée."

La nouvelle approche a été proposée pour la première fois par le Dr Zych et le professeur Caslav Brukner, chercheur à l'Université de Vienne et à l'Académie autrichienne des sciences.

"Notre test reposait sur une caractéristique quantique unique :la superposition, " a déclaré le Dr Zych.

« En physique relativiste, la masse totale d'un système dépend de son énergie interne.

« En théorie quantique, un système peut occuper deux ou plusieurs états d'énergie différents « à la fois ». C'est ce qu'on appelle la superposition quantique, ce qui signifie qu'un système quantique peut occuper simultanément différentes énergies de masse."

Une équipe dirigée par le professeur Guglielmo Tino de l'Université de Florence et de l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Institut national de physique nucléaire) de Rome a conçu et réalisé l'expérience.

"Les sphères de l'exemple de la tour penchée de Galilée ont été remplacées par des atomes de rubidium, " a déclaré le Dr Zych.

"La tour a été remplacée par un schéma développé par l'équipe du professeur Tino basé sur l'interférométrie atomique de Bragg.

"L'expérience a confirmé la validité du principe d'équivalence d'Einstein pour les superpositions quantiques avec une précision relative de quelques parties par milliard."