A tudósok régóta tudták, hogy a gravitációs megértésünkben valami hiányzik. Ez például nem magyarázza meg, hogy a titokzatos sötét energia felgyorsítja az univerzum bővülését, és nem is összhangban van a kvantummechanikával, amely leírja, hogy az objektumok hogyan viselkednek az atomok és az elemi részecskék szintjén. Az egyik módja annak, hogy megpróbálja összeegyeztetni mindkét elméletet, hogy megfigyeljék, hogy a kis tárgyak kölcsönhatásba lépnek a gravitációval. A közelmúltban a fizikusok nemzetközi csapata először történelemben sikeresen mérte egy apró arany tál gravitációs mezőjét, amely körülbelül 2 mm átmérőjű laboratóriumi körülmények között. Az új tanulmány célja, hogy segítse a tudósok megérteni, hogy a gravitáció mennyire összhangban a kvantummechanikával a legkisebb skálán. Érdekes, hogy a nagyságrendű gravitációs erők csak a legtávolabbi galaxisok régióiban merülnek fel. Tehát az új tanulmány eredményei legalább csodálják.
Kísérlet Henry Cavendish
A XVIII. Század végén a brit fizikus és a kémikus Henry Cavendish meg akarta mérni a bolygónk átlagos sűrűségét. A kísérletben a tudós a csípő mérlegeket és a rockeret használta, amelyet hosszú fémszálra biztosított. Ban, a fizikus két ólomgolyót helyeztek el, mintegy 730 gramm. Mindegyik golyóhoz - egy magasságban - Cavendish vezetett egy nehéz labdát, mintegy 150 kg, szintén vezetett. Cavendish Tegye a maximális erőfeszítést a kísérlet során, és elhelyezte a telepítést egy fadobozba, hogy a légáramlás és a hőmérsékletcseppek ne befolyásolták rá.
Az eredmény valószínűleg ismeri a Kedves olvasót, megengedte a kielégítő pontosságot a Föld sűrűségének mérésére, és a történelem első kísérletévé vált, hogy tanulmányozza a testületek laboratóriumi körülmények közötti gravitációs kölcsönhatását. Azt is megjegyezzük, hogy a Cavendish által kapott adatok később lehetővé tették a tudósok számára a gravitációs állandó kiszámítását.
A gravitációs állandó vagy a Newton Constant alapvető fizikai állandó, a gravitációs kölcsönhatás állandója.
Fontos megérteni, hogy a kísérletben a tudós nem tette feladatot a gravitációs állandó meghatározására, mivel azokban az években még nem alakult ki egyetlen elképzelést a tudományos közösségben.
Hogyan mérjük a gravitációs mezőt?
A Bécsi Egyetem és az Osztrák Tudományos Akadémia új fizikájának új tanulmányában először a Cavendish kísérlet miniatűr változatát fejezte ki. Először a történelemben sikerült sikeresen mérni az arany tál gravitációs mezőjét, amelynek átmérője csak 2 mm-es átmérőjű, nagyon érzékeny torziós ingavel. Ezen a skálán a csapatnak számos perturbációs forrást kellett figyelembe vennie.
A torziós inga vagy a forgási inga egy olyan mechanikai rendszer, amelyben a testet vékony szálon szuszpendálják, és csak egyfokozatú szabadsággal rendelkeznek: a rögzített szál által meghatározott tengely körül forgása.
A fizika gravitációs tömege, aranygömböket alkalmaztunk, amelyek mindegyike kb. Két aranygömböt kaptunk egy vízszintes üvegrúdhoz 40 milliméter távolságban. Az egyik szféra teszttömeg volt, egy másik ellensúly; A harmadik szféra a forrás tömeg, a vizsgálati tömeg mellett mozog a gravitációs kölcsönhatás létrehozásához. A gömbök elektromágneses kölcsönhatásának megakadályozása érdekében a Faraday-képernyőt alkalmaztuk, és a kísérletet vákuumkamrában hajtottuk végre, hogy megakadályozzuk az akusztikus és szeizmikus interferenciát.
Ezután, a segítségével a lézer, a tudósok képesek voltak követni, mint egy sugár visszapattant a tükör közepén a rúd, hogy a detektor. Amikor a rúd elfordult, a lézer mozgása az érzékelőre mutatta, hogy a gravitációs erő hatással jár, és a forrás tömegének mozgása helyesen működik, lehetővé tette a csapat számára, hogy pontosan megjelenítse a két tömeg által létrehozott gravitációs mezőt. A kísérlet azt mutatta, hogy Newton világbesélyének világa még csak 90 milligramm apró tömegére érvényes.
Olvassa el is: Lehet-e kvantumszerelő magyarázni a téridő létezését?
Az eredmények azt is kimutatták, hogy a jövőben még a gravitációs mező kisebb mérése is lehet. Érdekes módon az új felfedezés segíthet a tudósoknak a kvantumvilág tanulmányozásában, és potenciálisan új ötletet kap a sötét anyag, a sötét energia, a stringelmélet és a skalárföldek számára.
Amint azt a Hans Heipas tanulmányai megjegyezték az új tudósokkal folytatott interjúban, a kísérletben lévő legnagyobb bélyegző hatást a Bécsben lévő gyalogosok és villamosforgalom által generált szeizmikus oszcillációkból rögzítették. Ezért a fizika mérésének legjobb eredményeit éjszaka és a karácsonyi ünnepek során szerezték be, amikor az utcákon lévő emberek kisebbek voltak.
Ön érdekli: A tudósok közeledtek hozzá egy új kvantum gravitációs elmélet létrehozásához
Ha megpróbálja röviden összefoglalni a munka során kapott eredményeket, a gravitációs erő (Einstein szerint) annak következménye, hogy a tömegek megfordítják azokat a helyet, ahol más tömegek mozognak. Egy új kísérletben a fizikusok sikerült mérniük, hogy a tér-idő hogyan csavarja a katicabogár. És mit gondolsz, mi lesz az új megnyitó vezetése? A tudósok képesek lesznek végül összeegyeztetni két nem dokkoló elméletet? A válasz itt vár, valamint a cikk észrevételeiben.