Wetenskaplikes het lank reeds geweet dat in ons begrip van swaartekrag iets ontbreek. Dit verklaar byvoorbeeld nie hoe geheimsinnige donker energie die uitbreiding van die heelal versnel nie en ook nie in ooreenstemming is met kwantummeganika nie, wat beskryf hoe voorwerpe op die vlak van atome en elementêre deeltjies optree. Een manier om te probeer om beide teorieë te versoen, is om te sien hoe klein voorwerpe met swaartekrag interaksie het. Onlangs het die internasionale span fisici vir die eerste keer in die geskiedenis die gravitasieveld van 'n klein goue bak met 'n deursnee van ongeveer 2 mm in laboratoriumtoestande suksesvol gemeet. 'N Nuwe studie is ontwerp om wetenskaplikes te help verstaan hoe swaartekrag in die kleinste skaal in ooreenstemming is met kwantummeganika. Interessant genoeg ontstaan die gravitasiekragte van hierdie omvang, as 'n reël, slegs in die streke van die mees afgeleë sterrestelsels. So die resultate van 'n nuwe studie ten minste bewonder.
Eksperimente Henry Cavendish
Aan die einde van die 18de eeu wou die Britse fisikus en chemikus Henry Cavendish die gemiddelde digtheid van ons planeet meet. In die eksperiment het die wetenskaplike die tweak-skubbe en die rocker gebruik, wat hy op 'n langmetaaldraad verseker het. Daarin sit die fisikus twee loodballe ongeveer 730 gram elk. Aan elk van hierdie balle - op een hoogte het Cavendish 'n swaar bal gelei, ongeveer 150 kg, ook van lood gemaak. Cavendish sit die maksimum poging tydens die eksperiment en het die installasie in 'n houtkas geplaas sodat lugvloei en temperatuurdruppels geen invloed daarop het nie.
Die uitslag ken waarskynlik die liewe leser, het bevredigende akkuraatheid toegelaat om die digtheid van die aarde te meet en die eerste eksperiment in die geskiedenis te word om die gravitasie-interaksie tussen liggame in laboratoriumtoestande te bestudeer. Ons let ook daarop dat die data wat deur Cavendish verkry is, dan wetenskaplikes toegelaat het om die gravitasiekonstante te bereken.
Die gravitasiekonstante of Newton-konstante is 'n fundamentele fisiese konstante, 'n konstante gravitasie-interaksie.
Dit is belangrik om te verstaan dat die wetenskaplike in sy eksperiment nie die taak het om die gravitasiekonstante te bepaal nie, aangesien daar in daardie jare nog nie 'n enkele idee daarvan in die wetenskaplike gemeenskap ontwikkel is nie.
Hoe om die gravitasieveld te meet?
In 'n nuwe studie van fisika van die Universiteit van Wene en die Oostenrykse Akademie van Wetenskappe het vir die eerste keer 'n miniatuur weergawe van Cavendish-eksperiment ontwikkel. Vir die eerste keer in die geskiedenis het hulle daarin geslaag om die gravitasieveld van die goue bak met 'n deursnee van slegs 2 mm suksesvol te meet met 'n hoogs sensitiewe torsie-pendulum. Op hierdie skaal moes die span 'n aantal versteuringsbronne in ag neem.
Die torsie slinger of rotasie slinger is 'n meganiese stelsel waarin die liggaam op 'n dun draad opgeskort is en slegs een graad van vryheid het: rotasie rondom die as wat deur die vaste draad gedefinieer word.
As 'n gravitasiemassa van fisika is goudballe gebruik, elkeen wat ongeveer 90 mg weeg. Twee goue sfere is op 'n afstand van 40 millimeter aan 'n horisontale glasstang geheg. Een van die sfere was 'n toetsmassa, 'n ander teengewig; Die derde sfeer is die bronmassa, langs die toetsmassa beweeg om gravitasie-interaksie te skep. Om elektromagnetiese interaksie van die sfere te voorkom, is die Faraday-skerm gebruik, en die eksperiment is in 'n vakuumkamer uitgevoer om akoestiese en seismiese inmenging te voorkom.
Toe, met die hulp van 'n laser, kon wetenskaplikes opspoor as 'n straal wat uit die spieël in die middel van die staaf na die detektor afkomstig is. Toe die staaf gedraai het, het die beweging van die laser op die detektor getoon hoeveel die gravitasiekrag optree en die beweging van die massa van die bron reg is, het die span toegelaat om die gravitasieveld wat deur twee massas geskep is, akkuraat te vertoon. Die eksperiment het getoon dat die wêreld van Newton se wêreldbeurs selfs geldig is vir klein massas van slegs 90 milligram.
Lees ook: Kan 'n kwantumwerktuigkundige die bestaan van ruimte-tyd verduidelik?
Die resultate het ook getoon dat daar in die toekoms selfs kleiner metings van die gravitasieveld kan wees. Interessant genoeg kan die nuwe ontdekking wetenskaplikes help om in die studie van die kwantumwêreld te bevorder en potensieel 'n nuwe idee van donker materie, donker energie, snaarteorie en skalaarvelde te kry.
Soos aangedui deur die Hans Heipasstudie-medewerkers in 'n onderhoud met die nuwe wetenskaplike, is die grootste stampe-effek in die eksperiment aangeteken uit seismiese ossillasies wat deur voetgangers en tramverkeer rondom die navorsingslaboratorium in Wene gegenereer word. Daarom is die beste resultate van metings van fisika in die nag en tydens die Kersvakansie verkry, toe mense op die strate kleiner was.
U sal belangstel in: Wetenskaplikes het die skepping van 'n nuwe kwantumgravasieteorie genader
As jy probeer om die resultate wat tydens die werk verkry is, kortliks op te som, is die gravitasiekrag (volgens Einstein) 'n gevolg van die feit dat die massa die ruimte-tyd draai waarin ander massas beweeg. In 'n nuwe eksperiment het fisici daarin geslaag om te meet hoe ruimte-tyd die lieveheersbeestjie draai. En wat dink jy, wat sal die nuwe opening lei? Sal die wetenskaplikes uiteindelik twee nie-dockingsteorieë kan versoen? Die antwoord sal hier wag, sowel as in die kommentaar van hierdie artikel.