Physiker haben erstmals experimentell bestätigt, dass Einsteins Äquivalenzprinzip – die Idee, dass Gravitation und Beschleunigung nicht unterscheidbar sind – auch auf Quantenebene gilt. Die in *Science Advances* veröffentlichte Forschung bestätigt eine Vorhersage von vor fast einem Jahrhundert bezüglich der Phasenverschiebung von Quantenobjekten in einem Gravitationsfeld.
Das Experiment, das von einem Team unter der Leitung von Vlatko Vedral, einem Physiker an der Universität Oxford, durchgeführt wurde, umfasste die Platzierung von ultrakalten Rubidiumatomen in eine Quantensuperposition. Dies ermöglichte es jedem Atom, sich gleichzeitig in zwei Zuständen zu befinden: einem im freien Fall und einem stationären. Durch die Rekombination dieser Atome stellten die Forscher eine winzige Differenz in ihren Phasen fest, die die vorhergesagte Quantenverschiebung bestätigte.
Einsteins Äquivalenzprinzip wird berühmt durch das „Aufzugsgedankenexperiment“ veranschaulicht, bei dem eine Person in einem geschlossenen Aufzug nicht feststellen kann, ob sie sich in Ruhe auf der Erde befindet oder durch den Weltraum beschleunigt. Einstein betrachtete diese Erkenntnis als seinen „glücklichsten Gedanken“ und nutzte sie als Grundlage für seine Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie. Obwohl das Prinzip mit makroskopischen Objekten rigoros getestet wurde, blieb seine Gültigkeit im Quantenbereich bis jetzt unbewiesen.
Charles Galton Darwin und Earle Kennard sagten die Quantenphasenverschiebung bereits 1927 voraus und theorisierten, dass eine Welle im freien Fall eine Phase relativ zu einer stationären Welle ansammeln würde, wobei der Effekt proportional zum Kubus der Fallzeit wächst. Das aktuelle Experiment konnte diesen Effekt erfolgreich messen und stellt einen entscheidenden Zusammenhang zwischen der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik dar. Laut Vedral „sagt das Prinzip, dass Beschleunigung und Gravitation lokal nicht unterscheidbar sind.“
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