Již dlouhou dobu je známo, že mnoho fyzikálních veličin je kvantovaných. To znamená, že tyto veličiny nenabývají spojitých hodnot, ale jen určitých vybraných hodnot. Tedy že existují hodnoty, kterých veličina nabývat nemůže. Tento fakt se obvykle projevuje spíše na úrovni atomárních rozměrů nebo za speciálních podmínek, například při nízkých teplotách. Byly pozorovány a popsány kvantové jevy při procesech řízených elektromagnetickými, silnými a slabými jadernými silami. Čtvrtý druh síly, síla gravitační, je o mnoho řádů slabší než ostatní druhy sil. Přesto se nyní podařilo pozorovat kvantové stavy i v gravitačním poli.

Fyzici z Institutu Laueho a Langevina v Grenoblu vytvořili svazek neutronů o nízké teplotě, pohybujících se rychlostí osm metrů za sekundu (pro srovnání: molekuly kyslíku se při pokojové teplotě pohybují rychlostí 300 ms^-1. Neutrony jsou výhodné proto, že nemají elektrický náboj a tudíž je neovlivňuje elektromagnetická síla. Padají v gravitačním poli, přičemž se několikrát odráží od horizontálně umístěného zrcadla.

Bylo zjištěno, že neutrony nepadají spojitě, ale "přeskakují" z jedné hladiny na druhou, přesně podle teoretických předpokladů kvantové fyziky. Vědci naměřili minimum energie 1,4.10^-12 eV, což odpovídá rychlosti 1,7 cms^-1 a představuje kvantum energie neutronu v gravitačním poli. Tato hodnota je opravdu malá srovnáme-li ji například s energií elektronu v atomu vodíku (13,6 eV), což vysvětluje, proč se experiment nepodařil již dříve.

Co bude následovat dále? Zlepšením parametrů experimentu vědci například očekávají, že by mohl být ověřen základní princip ekvivalence, tedy zda je gravitační hratnost neutronu (změřená z volného pádu v gravitačním poli) stejná jako jeho klidová hmotnost (stanovená z druhého Newtonova zákona).

Podle Physics News, Nature a Telepolis zpracoval Jaromír Kekule.