Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Heeft de zwaartekracht quantumeigenschappen? Deze vraag is van groot belang bij het verbinden van de algemene relativiteitstheorie met de quantummechanica. Maar tot nu toe is de zwaartekracht op kleine schaal onmeetbaar, terwijl quantumtoestanden juist op grote schaal onmeetbaar zijn. Een variant op de torsiebalans van Cavendish biedt mogelijk een uitweg uit deze impasse.

Auteur: Yannick Fritschy.

Is de zwaartekracht klassiek of quantum? Dat is een cruciale vraag in de zoektocht naar het ultieme doel in de theoretische fysica: een theorie die de algemene relativiteitstheorie verbindt met de quantummechanica.

Deze theorieën werken allebei prima, maar zijn niet met elkaar te verenigen. Volgens de algemene relativiteitstheorie kunnen afstanden en tijden bijvoorbeeld oneindig klein worden, zodat twee gebeurtenissen naadloos op elkaar volgen. De ruimtetijd is continu, als een laken waarop sterren en planeten vrijelijk rondtollen.

Volgens de quantummechanica kunnen ruimte en tijd daarentegen niet oneindig klein worden. Als je heel ver inzoomt, verliezen deze begrippen hun betekenis. De ruimtetijd is dan eerder een eierdoos, waarin deeltjes van de ene naar de andere plek springen.

Meestal kunnen beide theorieën prima naast elkaar bestaan. De algemene relativiteitstheorie regeert op grote schaal, de quantummechanica op kleine schaal. Maar er zijn verschijnselen – zoals de oerknal en zwarte gaten – waarbij beide schalen elkaar ontmoeten. Dan heb je een overkoepelende theorie nodig, die de zwaartekracht ook op kleine schaal beschrijft.

De vraag is dan: is dat een gekwantiseerde versie van de algemene relativiteitstheorie, of een gerelativeerde versie van de quantummechanica? Oftewel: moeten we wat deuken maken in het laken of de eierdoos een beetje gladstrijken?

Lees het volledige artikel in het septembernummer van het NTvN of klik hier.