Le principe d'équivalence faible (WEP) est un aspect clé de la physique classique. Il indique que lorsque les particules sont en chute libre, les trajectoires qu'ils suivent sont entièrement indépendantes de leurs masses. Cependant, il n'est pas encore clair si cette propriété s'applique également dans le domaine plus complexe de la mécanique quantique. Dans une nouvelle recherche publiée dans EPJ C , James Quach à l'Université d'Adélaïde, Australie, prouve théoriquement que le WEP peut être violé par des particules quantiques dans les ondes gravitationnelles - les ondulations dans l'espace-temps causées par des événements colossaux tels que la fusion des trous noirs.

En plus de résoudre un débat de longue date en théorie quantique, Les découvertes de Quach pourraient conduire au développement de nouveaux matériaux avancés, y compris les fluides à conductivité infinie et à viscosité nulle. Ceux-ci pourraient être utilisés comme détecteurs d'ondes gravitationnelles avancés et pourraient même conduire à des dispositifs capables de refléter les ondes gravitationnelles et de récupérer leur énergie. Quach a basé son approche sur un principe nommé « information de Fisher », une façon de mesurer la quantité d'informations qu'une variable aléatoire observable porte sur un paramètre inconnu particulier. Ici, la variable aléatoire décrit la position d'une particule quantique dans un champ gravitationnel, tandis que le paramètre inconnu est sa masse. Si le WEP était respecté, l'information Fisher doit être nulle dans ce cas.

Par ses calculs, Quach a réécrit une équation décrivant le WEP pour les particules quantiques en chute libre, pour incorporer leurs informations Fisher. Il a montré que bien que ces particules obéissent au WEP dans les champs gravitationnels statiques, leurs trajectoires peuvent en effet donner des informations sur leur masse lorsqu'elles traversent des ondes gravitationnelles. Pour la première fois, le calcul caractérise précisément comment le WEP peut être violé par des particules quantiques, et fournit des informations clés pour les études futures à la recherche de la violation à travers des expériences réelles.