Mετρήθηκε βαρυτική έλξη ίση με 0,00000000000000003 Newton
Πείραμα καταγράφει την μικροσκοπική βαρυτική έλξη ως ένα βήμα για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της βαρύτητας σε υποατομικό επίπεδο. Το παραπάνω σχήμα απεικονίζει την πολύπλοκη διάταξη του πειράματος (άσχετο, αλλά μοιάζει κάπως με τους … κβαντικούς υπολογιστές της Google και της IBM). Μπορείτε να διαβάσετε λεπτομερή επεξήγηση της πειραματικής διάταξης στην δημοσίευση των Fuchs et al: «Measuring gravity with milligram levitated masses«
Η βαρύτητα διαφέρει από τις τρεις άλλες γνωστές θεμελιώδεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητική, ασθενής πυρηνική και ισχυρή πυρηνική) επειδή περιγράφεται καλύτερα ως μια καμπυλότητα του χωροχρόνου. Γι αυτό το λόγο ‘αντιστέκεται’ στην ενσωμάτωσή της στην κβαντική θεωρία. Γενικά, η βαρυτική αλληλεπίδραση είναι πολύ ασθενής δύναμη και η επίδρασή της γίνεται εμφανής μόνο σε μακροσκοπικές κλίμακες. Αυτό σημαίνει ότι δεν γνωρίζουμε τι συμβαίνει με τη βαρύτητα στον μικρόκοσμο όπου κυριαρχούν τα κβαντικά φαινόμενα και το αν εμφανίζεται κάποια κβαντική συμπεριφορά της βαρύτητας. Τα αιωρούμενα μηχανικά συστήματα μεσοσκοπικού μεγέθους μπορούν να λειτουργήσουν ως ανιχνευτές βαρύτητας, ενώ ταυτόχρονα επιτρέπουν τον κβαντικό έλεγχο της κινητικής τους κατάστασης. Κι αυτό ανοίγει τη δυνατότητα ελέγχου της κβαντικής υπέρθεσης και σύμπλεξης σε βαρυτικά συστήματα.
Ο φυσικός Fuchs και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Leiden στην Ολλανδία και στο Ινστιτούτο Φωτονικής και Νανοτεχνολογιών στην Ιταλία, βρήκαν έναν τρόπο να μετρήσουν τις εξαιρετικά μικρές βαρυτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ μικροσκοπικών αντικειμένων. Και ανίχνευσαν την έλξη της βαρύτητας σε μικροσκοπική κλίμακα, ένα επίτευγμα που θέτει τις βάσεις για την εξερεύνηση της φύσης της στο μυστηριώδες κβαντικό βασίλειο. Συγκεκριμένα, μέτρησαν την βαρυτική σύζευξη μεταξύ ενός αιωρούμενου μαγνητικού σωματιδίου σε μια υπεραγώγιμη παγίδα, με μάζες της τάξης του κιλού, σε απόσταση περίπου ένα μέτρο.
Το πείραμα, το οποίο προστατεύτηκε σε μεγάλο βαθμό από εξωτερικές δονήσεις, επικεντρώθηκε σε ένα σωματίδιο-μαγνήτη μάζας 0,43 mg που αιωρούνταν πάνω από έναν υπεραγωγό που ψύχθηκε σε θερμοκρασία 0,01 Κ πάνω από το απόλυτο μηδέν. Ένας τροχός εφοδιασμένος με ορειχάλκινα βάρη περιστρεφόταν σε απόσταση περίπου ένα μέτρο μακριά από το σωματίδιο, φέρνοντας τα βάρη περιοδικά κοντά και μακριά από το σωματίδιο. Η περιστροφή του τροχού προκαλούσε αυξομείωση της βαρυτικής δύναμης μεταξύ του σωματιδίου και των μαζών που ήταν προσαρμοσμένες στον τροχό, προκαλώντας την ταλαντωτική κίνηση του σωματιδίου.
Η βαρυτική δύναμη μεταξύ δύο αντικειμένων εξαρτάται από τις μάζες τους και την απόσταση μεταξύ τους. Όσο μεγαλύτερες είναι οι μάζες τους και όσο πιο κοντά βρίσκονται, τόσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική έλξη. Οι φυσικοί Fuchs et al μέτρησαν μια βαρυτική δύναμη 30 atto-Νewton (10-18N) στο αιωρούμενο σωματίδιο. Σίγουρα δεν φτάνει ακόμα την κβαντική βαρύτητα, αλλά είναι ένα σκαλοπάτι προς αυτήν.
Εφαρμόζοντας το νόμο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα,, για
,
,
και
, προκύπτει ότι η βαρυτική δύναμη μεταξύ των μαζών m και Μ είναι
ή 30 atto-Νewton.
Έχοντας αποδείξει ότι η διάταξή τους λειτουργεί, οι ερευνητές ελπίζουν τώρα να μετρήσουν πώς λειτουργεί η βαρύτητα μεταξύ όλο και πιο μικρότερων σωματιδίων, η συμπεριφορά των οποίων θα καθορίζεται από τους κανόνες της κβαντικής μηχανικής.
διαβάστε περισσσότερα: Quantum physics makes small leap with microscopic gravity measurement
Παρακολουθείστε το βίντεο της Sabine Hossenfelder:
Κατηγορίες:ΒΑΡΥΤΗΤΑ, ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ
physicsgg 
Σχολιάστε