Approcci fenomenologici per testare la natura quantistica della gravità

In these years many experimental approaches have been proposed to test the quantum nature of gravity which do not require reaching the Plank energy but rather the evolution of systems under the action of the gravitational force. These approaches require, due to the extreme weakness of the gravitational interaction, composite systems of many particles with coherence times long enough to allow measurement. This thesis examines a particular test based on two mechanical oscillators (normal modes of vibration of two membranes) which act respectively as source of the gravitational force (“source”) and as test mass (“probe”). Measurements of the probe oscillator, brought to its quantum ground state of position while it evolves under the action of the gravitational force exerted by the “source” oscillator, could provide important experimental tests about gravitation in quantum systems.

In questi anni sono stati proposti diversi approcci sperimentali per testare la natura quantistica della gravità basati su fenomenologie che non richiedono il raggiungimento dell’energia di Planck ma l’evoluzione di sistemi sotto l’azione della forza gravitazionale. Questi approcci richiedono sistemi compositi di molte particelle data l’estrema debolezza dell’interazione gravitazionale e che mostrano tempi di coerenza abbastanza lunghi da permettere una misura. In questa tesi viene approfondito un particolare test che si basa su due oscillatori meccanici (modi normali di vibrazione di due membrane) che fungono rispettivamente da sorgente della forza gravitazionale (source) e da massa di prova (probe). Le misure dell’oscillatore “probe”, portato al “quantum ground state” per la sua posizione mentre evolve sotto l’azione della forza gravitazionale esercitata dall’oscillatore “source”, potrebbero fornire importanti test sperimentali sulla gravitazione in sistemi quantistici.