Wissenschaftler haben schon lange bekannt, dass in unserem Verständnis der Schwerkraft etwas fehlt. Es erläutert zum Beispiel nicht, wie geheimnisvolle dunkle Energie den Ausbau des Universums beschleunigt und auch nicht mit der Quantenmechanik übereinstimmt, was beschreibt, wie Objekte sich auf dem Niveau der Atome und Elementarteilchen verhalten. Eine Möglichkeit, zu versuchen, beide Theorien zu versöhnen, besteht darin, zu beobachten, wie kleine Objekte mit der Schwerkraft interagieren. Vor kurzem hat das internationale Team von Physikern zum ersten Mal in der Geschichte das Gravitationsfeld einer winzigen goldenen Schüssel mit einem Durchmesser von etwa 2 mm bei Laborbedingungen erfolgreich gemessen. Eine neue Studie soll den Wissenschaftlern dabei helfen, zu verstehen, wie die Schwerkraft mit der Quantenmechanik in der kleinsten Skala übereinstimmt. Interessanterweise entstehen die Gravitationskräfte dieser Größenordnung in der Regel nur in den Regionen der abgelegensten Galaxien. Die Ergebnisse einer neuen Studie bewundern sich also zumindest.
Experiment Henry Cavendish.
Am Ende des 18. Jahrhunderts wollten der britische Physiker und der Chemiker Henry Cavendish die durchschnittliche Dichte unseres Planeten messen. Im Experiment nutzte der Wissenschaftler die Tweak-Skalen und die Wippe, die er sich auf einem langen Metallfaden befestigte. Dabei legte der Physiker zwei Bleibälle etwa 730 Gramm. Zu jedem dieser Kugeln - auf einer Höhe -, führte Cavendish eine schwere Kugel, etwa 150 kg, auch aus Blei hergestellt. Cavendish setze den maximalen Anstrengungsaufwand während des Experiments und legte die Installation in eine Holzkiste, so dass Luftstrom und Temperaturabfälle keinen Einfluss darauf hatten.
Das Ergebnis kennt wahrscheinlich den lieber Leser, erlaubte zufriedenstellende Genauigkeit, die Dichte der Erde zu messen, und wurde das erste Experiment in der Geschichte, um die Gravitationswechselwirkung zwischen Gremien in Laborbedingungen zu studieren. Wir stellen auch fest, dass die Daten, die von Cavendish anschließend erlaubten, Wissenschaftlern die Berechnung der Gravitationskonstante zu ermöglichen.
Die Gravitationskonstante oder der Newton-Konstante ist eine grundlegende physikalische Konstante, eine Konstante der Gravitationswechselwirkung.
Es ist wichtig zu verstehen, dass der Wissenschaftler in seinem Experiment die Aufgabe nicht erstellt hat, die Gravitationskonstante zu bestimmen, da in diesen Jahren noch keine einzige Vorstellung davon in der wissenschaftlichen Gemeinschaft entwickelt wurde.
Wie misst das Gravitationsfeld?
In einem neuen Studium der Physik der Universität Wien und der österreichischen Akademie der Wissenschaften entwickelte erstmals eine Miniaturversion von Cavendish Experiment. Zum ersten Mal in der Geschichte gelang es ihnen, das Gravitationsfeld der goldenen Schüssel mit einem Durchmesser von nur 2 mm mit einem hochempfindlichen Torsionspendel erfolgreich zu messen. Auf dieser Skala musste das Team eine Reihe von Störquellen berücksichtigen.
Das Torsionspendulum oder das Rotationspendel ist ein mechanisches System, in dem der Körper an einem dünnen Faden suspendiert ist und nur einen Freiheitsgrad aufweist: Rotation um die durch den feststehende Thread definierte Achse.
Als Gravitationsmasse der Physik wurden Goldkugeln verwendet, wobei jeweils etwa 90 mg wogen. Zwei Goldkugeln wurden an einem horizontalen Glasstab in einem Abstand von 40 Millimetern befestigt. Einer der Kugeln war eine Testmasse, ein weiteres Gegengewicht; Die dritte Kugel ist die Quellmasse, die neben der Testmasse bewegt wird, um die Gravitationswechselwirkung zu erzeugen. Um eine elektromagnetische Wechselwirkung der Kugeln zu verhindern, wurde der Faraday-Bildschirm verwendet, und das Experiment wurde in einer Vakuumkammer durchgeführt, um akustische und seismische Interferenzen zu verhindern.
Dann konnten die Wissenschaftler mit Hilfe eines Lasers als Strahl verfolgen, als ein Strahl von dem Spiegel in der Mitte der Stange bis zum Detektor abprallte. Wenn die Stange gedreht wurde, zeigte sich die Bewegung des Lasers auf dem Detektor, wie sehr die Gravitationskraft wirkt, und die Bewegung der Masse der Quelle wirkt ordnungsgemäß, erlaubte dem Team, das von zwei Massen erzeugte Gravitationsfeld genau anzuzeigen. Das Experiment zeigte, dass die Welt der Newton-Weltmauer auch für winzige Massen von nur 90 Milligramm gültig ist.
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Die Ergebnisse zeigten auch, dass es in der Zukunft noch kleinere Messungen des Gravitationsfeldes geben kann. Interessanterweise kann die neue Erkennung den Wissenschaftlern helfen, in der Studie der Quantenwelt voranzutreiben und möglicherweise eine neue Idee von dunkler Materie, dunkler Energie, String-Theorie- und Skalarfelder zu erhalten.
Wie von den Hans Heipas-Studienkollaboratoren in einem Interview mit dem neuen Wissenschaftler erwähnt, wurde der größte Prägeneffekt im Experiment aus seismischen Schwingungen erfasst, die von Fußgänger und Straßenbahnen im Forschungslabor in Wien erzeugt wurden. Daher wurden die besten Ergebnisse der Physik-Messung in der Nacht und während der Weihnachtsferien erhalten, als Menschen auf der Straße kleiner waren.
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Wenn Sie versuchen, die während der Arbeit erhaltenen Ergebnisse kurz zusammenzufassen, ist die Gravitationskraft (gemäß Einstein) eine Folge der Tatsache, dass die Massen die Raumzeit drehen, in der sich andere Massen bewegen. In einem neuen Experiment gelang es Physiker, zu messen, wie Raum-Zeit den Marienkäfer treibt. Und was denkst du, was wird die neue Öffnung führen? Werden die Wissenschaftler zwei Nicht-Docking-Theorien abgleichen können? Die Antwort wartet hier sowie in den Kommentaren zu diesem Artikel.