Οι επιστήμονες γνωρίζουν πολύ καιρό ότι στην κατανόηση της βαρύτητας, κάτι λείπει. , Για παράδειγμα, δεν εξηγεί πόσο η μυστηριώδης σκοτεινή ενέργεια επιταχύνει την επέκταση του σύμπαντος και δεν είναι επίσης συνεπής με την κβαντική μηχανική, η οποία περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο τα αντικείμενα συμπεριφέρονται στο επίπεδο των ατόμων και των στοιχειωδών σωματιδίων. Ένας τρόπος για να προσπαθήσετε να συμφιλιώσετε και τις δύο θεωρίες είναι να παρατηρήσετε πόσο μικρά αντικείμενα αλληλεπιδρούν με τη βαρύτητα. Πρόσφατα, η διεθνής ομάδα φυσικών για πρώτη φορά στην ιστορία μέτρησε με επιτυχία το βαρυτικό πεδίο ενός μικρού χρυσού μπολ με διάμετρο περίπου 2 mm σε εργαστηριακές συνθήκες. Μια νέα μελέτη έχει σχεδιαστεί για να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς η βαρύτητα είναι συνεπής με την κβαντική μηχανική στη μικρότερη κλίμακα. Είναι ενδιαφέρον ότι οι βαρυτικές δυνάμεις αυτού του μεγέθους, κατά κανόνα, προκύπτουν μόνο στις περιφέρειες των πιο απομακρυσμένων γαλαξιών. Έτσι τα αποτελέσματα μιας νέας μελέτης τουλάχιστον θαυμάζουν.
Πείραμα Henry Cavendish
Στα τέλη του 18ου αιώνα, ο βρετανός φυσικός και ο χημικός Henry Cavendish ήθελαν να μετρήσουν τη μέση πυκνότητα του πλανήτη μας. Στο πείραμα, ο επιστήμονας χρησιμοποίησε τις κλίμακες tweak και τον rocker, το οποίο εξασφάλισε σε ένα μακρύ μεταλλικό νήμα. Σε αυτό, ο φυσικός έβαλε δύο μπάλες μολύβδου περίπου 730 γραμμάρια το καθένα. Σε κάθε μία από αυτές τις μπάλες - σε ένα ύψος - η Cavendish οδήγησε μια βαριά μπάλα, περίπου 150 κιλά, επίσης κατασκευασμένο από μόλυβδο. Cavendish έβαλε τη μέγιστη προσπάθεια κατά τη διάρκεια του πειράματος και τοποθετεί την εγκατάσταση σε ένα ξύλινο κουτί έτσι ώστε η ροή ροής αέρα και θερμοκρασίας δεν είχε καμία επίδραση σε αυτό.
Το αποτέλεσμα πιθανώς γνωρίζει τον αγαπητό αναγνώστη, επέτρεψε την ικανοποιητική ακρίβεια να μετρήσει την πυκνότητα της γης και έγινε το πρώτο πείραμα στην ιστορία για να μελετήσει τη βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ των εργαστηριακών συνθηκών. Σημειώνουμε επίσης ότι τα δεδομένα που λαμβάνονται από την Cavendish επέτρεψαν στη συνέχεια τους επιστήμονες να υπολογίζουν τη σταθερά βαρύτητας.
Η βαρυτική σταθερά ή η σταθερά Newton είναι μια θεμελιώδης φυσική σταθερά, μια σταθερά της βαρυτικής αλληλεπίδρασης.
Είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι ο επιστήμονας στο πείραμά του δεν έθεσε το καθήκον να καθορίσει την βαρυτική σταθερά, αφού τα χρόνια αυτά δεν είχε ακόμη αναπτυχθεί ενιαία ιδέα της στην επιστημονική κοινότητα.
Πώς να μετρήσετε το πεδίο βαρύτητας;
Σε μια νέα μελέτη της φυσικής από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης και την Αυστριακή Ακαδημία Επιστημών, για πρώτη φορά ανέπτυξε μια μικροσκοπική έκδοση του πειράματος Cavendish. Για πρώτη φορά στην ιστορία, κατάφεραν να μετρήσουν επιτυχώς το βαρυτικό πεδίο του χρυσού μπολ με διάμετρο μόνο 2 mm χρησιμοποιώντας ένα εξαιρετικά ευαίσθητο εκκρεμές στρέψης. Σε αυτή την κλίμακα, η ομάδα έπρεπε να λάβει υπόψη μια σειρά πηγών διαταραχής.
Το εκκρεμές στρέψης ή περιστροφικό εκκρεμές είναι ένα μηχανικό σύστημα στο οποίο το σώμα αιωρείται σε ένα λεπτό νήμα και έχει μόνο ένα βαθμό ελευθερίας: περιστροφή γύρω από τον άξονα που ορίζεται από το σταθερό νήμα.
Ως βαρυτική μάζα φυσικής, χρησιμοποιήθηκαν χρυσές μπάλες, το καθένα βάρους περίπου 90 mg. Δύο χρυσές σφαίρες προσαρτήθηκαν σε μια οριζόντια γυάλινη ράβδο σε απόσταση 40 χιλιοστών. Ένας από τους σφαίρες ήταν μια δοκιμαστική μάζα, ένα άλλο αντίβαρο. Η τρίτη σφαίρα είναι η μάζα πηγής, μετακινήθηκε δίπλα στη μάζα δοκιμής για να δημιουργήσει αλληλεπίδραση βαρυτικής. Για να αποφευχθεί η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση των σφαιρών, χρησιμοποιήθηκε η οθόνη Faraday και το πείραμα διεξήχθη σε θάλαμο κενού για την πρόληψη ακουστικής και σεισμικής παρεμβολής.
Στη συνέχεια, με τη βοήθεια ενός λέιζερ, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να εντοπίσουν ως μια ακτίνα που αναβοσβήνει από τον καθρέφτη στο κέντρο της ράβδου στον ανιχνευτή. Όταν η ράβδος περιστρέφεται, η κίνηση του λέιζερ στον ανιχνευτή έδειξε πόσο ενεργεί η βαρυτική δύναμη και η κίνηση της μάζας της πηγής λειτουργεί σωστά, επέτρεψε στην ομάδα να εμφανίσει με ακρίβεια το πεδίο βαρύτητας που δημιουργήθηκε από δύο μάζες. Το πείραμα έδειξε ότι ο κόσμος της παγκόσμιας έκθεσης του Newton είναι έγκυρος ακόμη και για μικροσκοπικές μάζες μόνο 90 χιλιοστόγραμμα.
Διαβάστε επίσης: Μπορεί ένας κβαντικός μηχανικός να εξηγήσει την ύπαρξη του χώρου χρόνου;
Τα αποτελέσματα έδειξαν επίσης ότι στο μέλλον μπορεί να υπάρχουν ακόμη μικρότερες μετρήσεις του πεδίου βαρυτικής. Είναι ενδιαφέρον ότι η νέα ανακάλυψη μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να προχωρήσουν στη μελέτη του κβαντικού κόσμου και ενδεχομένως να λάβουν μια νέα ιδέα για τη σκοτεινή ύλη, τη σκοτεινή ενέργεια, τη θεωρία των χορδών και των κλιμακωτά πεδία.
Όπως σημειώθηκε από τους συνεργάτες του Hans Heipas σε συνέντευξη με τον νέο επιστήμονα, το μεγαλύτερο αποτέλεσμα σφράγισης στο πείραμα καταγράφηκε από σεισμικές ταλαντώσεις που δημιουργούνται από πεζούς και κυκλοφορία τραμ γύρω από το ερευνητικό εργαστήριο στη Βιέννη. Ως εκ τούτου, τα καλύτερα αποτελέσματα των μετρήσεων της φυσικής ελήφθησαν τη νύχτα και κατά τη διάρκεια των Χριστουγεννιάτικων διακοπών, όταν οι άνθρωποι στους δρόμους ήταν μικρότεροι.
Θα σας ενδιαφέρει: Οι επιστήμονες πλησίασαν τη δημιουργία μιας νέας θεωρίας Quantum Gravity
Εάν προσπαθήσετε να συνοψίσετε σύντομα τα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται κατά τη διάρκεια της εργασίας, η βαρυτική δύναμη (σύμφωνα με τον Αϊνστάιν) είναι συνέπεια του γεγονότος ότι οι μάζες στρίπτουν τον χώρο του χώρου στην οποία κινούνται άλλες μάζες. Σε ένα νέο πείραμα, οι φυσικοί κατάφεραν να μετρήσουν τον τρόπο με τον οποίο οι χώροι περιστρέφονται η πασχαλίτσα. Και τι νομίζετε, τι θα οδηγήσει το νέο άνοιγμα; Οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να συμβιβάσουν τελικά δύο θεωρίες μη αποβάθρας; Η απάντηση θα περιμένει εδώ, καθώς και στις παρατηρήσεις σε αυτό το άρθρο.