Νέες ανακαλύψεις στη μέτρηση της βαρύτητας της μικρότερης μάζας

Παρά το γεγονός ότι μας κρατά προσγειωμένους και παραμορφώνει το φως που ταξιδεύει στο διάστημα, η βαρύτητα είναι στην πραγματικότητα μια αρκετά αδύναμη δύναμη. Όσο μικρότερη είναι η μάζα, τόσο λιγότερη βαρύτητα φαίνεται να έχει οποιαδήποτε έλξη, έως ότου σε κβαντικές κλίμακες φαίνεται να μην έχει καθόλου δύναμη.

Τώρα, οι φυσικοί στην Αγγλία και την Ευρώπη έχουν μετρήσει μια μικροσκοπική —αλλά φαινομενική— βαρυτική έλξη σε μια μικροσκοπική μάζα, καθιστώντας τη τη μικρότερη μάζα που έχει δείξει μέχρι σήμερα τα

σημάδια

της βαρύτητας, μια δύναμη που έχει μπερδέψει τους φυσικούς για αιώνες. Η έρευνα της ομάδας είναι


δημοσίευσε


σήμερα στο Science Advances.

«Έχουμε μετρήσει επιτυχώς τα βαρυτικά σήματα στη μικρότερη μάζα που έχει καταγραφεί ποτέ, σημαίνει ότι είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στο να συνειδητοποιήσουμε επιτέλους πώς λειτουργεί παράλληλα», δήλωσε ο Tim Fuchs, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Southampton και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. πανεπιστημιακή απελευθέρωση. «Από εδώ θα αρχίσουμε να μειώνουμε την πηγή χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική μέχρι να φτάσουμε στον κβαντικό κόσμο και στις δύο πλευρές».

Δύο σφαίρες της φυσικής, η κβαντομηχανική και η νευτώνεια βαρύτητα, δεν φαίνονται συνδεδεμένα. Τουλάχιστον όχι ακόμα. Το κβαντικό βασίλειο είναι όπου καταρρέουν οι θεωρίες της κλασικής φυσικής. Οι κανόνες που διέπουν το σύμπαν μας δεν ισχύουν για αυτές τις μικρές μάζες. Αλλά η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η βαρυτική δύναμη εκδηλώνεται στην κβαντική κλίμακα -είτε σε βρόχους πεδίων, σε δονητικές χορδές ή σε κάποιο άλλο μέσο- θα μπορούσε να ρίξει φως σε μερικά από τα πιο ενοχλητικά ερωτήματα στη φυσική.

«Κατανοώντας την κβαντική βαρύτητα, θα μπορούσαμε να λύσουμε μερικά από τα μυστήρια του σύμπαντός μας – όπως πώς ξεκίνησε, τι συμβαίνει μέσα στις μαύρες τρύπες ή ενώνοντας όλες τις δυνάμεις σε μια μεγάλη θεωρία», πρόσθεσε ο Fuchs.

Για να κάνει τη μέτρησή της, η ομάδα τοποθέτησε μια μάζα 0,000015 ουγγιών (0,43 χιλιοστόγραμμα), που αποτελείται από τρεις μαγνήτες και μια γυάλινη χάντρα, σε έναν κρυοστάτη. Για να μετρήσει τη βαρυτική του δύναμη, η ομάδα το αιώρησε σε μια μαγνητική παγίδα από ταντάλιο, ψύχθηκε στον κρυοστάτη λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν για να γίνει υπεραγώγιμο. (Για να ανιχνεύσουν μια τόσο ασθενή βαρυτική δύναμη, οι ερευνητές χρειάστηκε να ηρεμήσουν το περιβάλλον όσο το δυνατόν περισσότερο και να ελαχιστοποιήσουν την κίνηση του αντικειμένου δοκιμής).

Έψυξαν τη μαγνητική παγίδα στους 4,48 Κέλβιν (περίπου -274° Κελσίου) και χρησιμοποίησαν ένα

SQUID

(μια υπεραγώγιμη συσκευή κβαντικής παρεμβολής), έναν κβαντικό αισθητήρα που αναπτύχθηκε από όλες τις οντότητες της Ford Motor Company τη δεκαετία του 1960, για τη μέτρηση της βαρυτικής σύζευξης μεταξύ η μάζα δοκιμής και οι μάζες πηγής 2,2 λιβρών (1 κιλό) περίπου 3 πόδια μακριά. Η ομάδα μέτρησε μια έλξη 30 attonewton στη μάζα δοκιμής.

«Η νέα μας τεχνική που χρησιμοποιεί εξαιρετικά χαμηλές θερμο

κρασί

ες και συσκευές για την απομόνωση της δόνησης του σωματιδίου θα αποδείξει πιθανότατα τον δρόμο για τη μέτρηση της κβαντικής βαρύτητας», δήλωσε ο Hendrik Ulbright, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον και συν-συγγραφέας της μελέτης. ίδια έκδοση. «Η αποκάλυψη αυτών των μυστηρίων θα μας βοηθήσει να ξεκλειδώσουμε περισσότερα μυστικά για το ίδιο το ύφασμα του σύμπαντος, από τα πιο μικροσκοπικά σωματίδια έως τις μεγαλειώδεις κοσμικές δομές».

Νέες πληροφορίες για τη βαρύτητα στα άκρα της έχουν συνέπειες για το τι συμβαίνει στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας, το


εσωτερικές λειτουργίες πυκνών αντικειμένων όπως αστέρια νετρονίων


και το


φύση της λεγόμενης σκοτεινής ύλης


, αόρατο υλικό των οποίων τα αποτελέσματα παρατηρούνται μόνο βαρυτικά. Πολλές νέες γνώσεις σε μια τέτοια εξωτική φυσική μπορούν να γίνουν κοιτάζοντας ψηλά, προς τις αλληλεπιδράσεις των μεγαλύτερων αντικειμένων του σύμπαντος. Αλλά πολλά περισσότερα μπορούν να αποκαλυφθούν κοιτάζοντας προς τα κάτω, στα ίδια φαινόμενα που παίζονται στα γήινα εργαστήρια.

Ο κβαντικός κόσμος είναι περίεργος και απέχουμε πολύ από το να κατανοήσουμε τη φύση της βαρύτητας πέρα ​​από τα όρια της κλασικής φυσικής. Αλλά το πρόσφατο πείραμα φαίνεται να έχει χαράξει μια νέα γραμμή στην άμμο.

Περισσότερο:

Μια μετα-θεωρία της φυσικής θα μπορούσε να εξηγήσει τη

ζωή

, το σύμπαν, τον υπολογισμό και άλλα