Physiker aus Österreich und Australien haben Einsteins Äquivalenzprinzip im Rahmen der Quantenmechanik beschrieben. Diese Entdeckung wird möglicherweise die Lösung der Widersprüche ermöglichen, die entstehen, wenn versucht wird, eine einheitliche Theorie zu erstellen, die Gravitations- und andere Arten grundlegender Wechselwirkungen beschreibt. Der Artikel von Wissenschaftlern wurde in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht.
Nach dem Äquivalenzprinzip bewegen sich in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld (auf der Erdoberfläche) alle Körper auf die gleiche Weise, als ob sie sich in einem gleichmäßig beschleunigten Koordinatensystem ohne Gravitation befinden (ein Aufzug, der im leeren Raum beschleunigt). Mit anderen Worten sind Gravitations- und Trägheitsmassen gleich. Dieses Prinzip erklärt auch, warum alle Körper, unabhängig von ihrer Masse, mit derselben Beschleunigung zu Boden fallen. Das Bewegen von Körpern mit einer großen Masse erfordert eine erhebliche Kraft, die jedoch stärker von der Schwerkraft angezogen wird als leichte Objekte.
Das Äquivalenzprinzip liegt Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zugrunde, ist aber nur auf den Makrokosmos anwendbar. Die Quantenmechanik, die die grundlegenden Wechselwirkungen im Mikrokosmos erklärt, und die Gravitationstheorie erwiesen sich als unvereinbar, obwohl jede physikalische Phänomene auf den entsprechenden Skalen so genau wie möglich beschreibt. Dies liegt zum Teil daran, dass nicht bekannt war, wie das Äquivalenzprinzip auf fundamentale Teilchen angewendet werden kann, die sich beispielsweise überlagern können - gleichzeitig in zwei sich gegenseitig ausschließenden Energiezuständen.
In einer neuen Arbeit haben Wissenschaftler gezeigt, dass das Äquivalenzprinzip in der Quantenwelt erfüllt werden kann. Die neue Formulierung ermöglicht eine Überlagerung von Energiezuständen und, da Energien als Masse ausgedrückt werden können, eine Überlagerung von Massen. So haben Physiker eine Äquivalenz zwischen der Ruhemasse, der Trägheitsmasse und der Gravitationsmasse des Teilchens postuliert. Die Wissenschaftler stellen jedoch fest, dass experimentelle Forschung erforderlich sein wird, um das Prinzip zu beweisen.
