Znanstveniki so že dolgo vedeli, da je v našem razumevanju gravitacije nekaj manjka. Na primer, ne pojasnjuje, kako skrivnostna temna energija pospešuje širitev vesolja, in ni skladna s kvantno mehaniko, ki opisuje, kako predmete se obnašajo na ravni atomov in osnovnih delcev. Eden od načinov, kako poskusiti uskladiti obe teoriji, je opazovati, kako majhni objekti medsebojno delujejo z gravitacijo. V zadnjem času je mednarodna ekipa fizikov prvič v zgodovini uspešno izmerila gravitacijsko polje majhne zlate sklede s premerom približno 2 mm v laboratorijskih pogojih. Nova študija je zasnovana tako, da pomaga znanstvenikom razumeti, kako je gravitacija v skladu s kvantno mehaniko v najmanjšem obsegu. Zanimivo je, da se gravitacijske sile te velikosti praviloma pojavijo samo v regijah najbolj oddaljenih galaksij. Torej rezultati nove študije vsaj občudujejo.
Eksperiment Henry Cavendish.
Ob koncu 18. stoletja so želeli britanski fizik in kemik Henry Cavendish izmeriti povprečno gostoto našega planeta. V poskusu je znanstvenik uporabil tweak lestvice in rocker, ki ga je zavaroval na dolgi kovinski nit. V njem je fizik dal dve svinčni kroglice približno 730 gramov. Za vsako od teh žogic - na eni višini - Cavendish je vodila težka žoga, približno 150 kg, iz svinec. Cavendish postavijo največje napora med poskusom in namestil vgradnjo v leseno škatlo, tako da to kapljice pretoka zraka in temperature nista vplivale na to.
Rezultat verjetno pozna dragi bralec, je omogočil zadovoljivo natančnost za merjenje gostote zemlje in postal prvi poskus v zgodovini, da bi preučil gravitacijsko interakcijo med organi v laboratorijskih pogojih. Ugotavljamo tudi, da so podatki, pridobljeni s Cavendish, so znanstvenikom omogočili izračun gravitacijske konstante.
Gravitacijska konstanta ali Newton Constanta je temeljna fizikalna konstanta, stalna gravitacijska interakcija.
Pomembno je razumeti, da znanstvenik v svojem eksperimentu ni dal naloge določitve gravitacijske konstante, saj v teh letih še ni razvil ene same ideje o njej v znanstveni skupnosti.
Kako izmeriti gravitacijsko polje?
V novi študiji fizike z Univerze na Dunaju in avstrijski akademiji znanosti, prvič razvila miniaturno različico Cavendish Experiment. Prvič v zgodovini so uspešno izmerili gravitacijsko polje Zlate sklede s premerom le 2 mm z uporabo zelo občutljivega torzijskega nihaja. V tej lestvici je morala ekipa upoštevati številne motnje virov.
Torzijski nihalni ali rotacijski nihalnik je mehanski sistem, v katerem je telo suspendirano na tanko navoj in ima samo eno stopnjo svobode: vrtenje okoli osi, ki je definirano s fiksnim navojem.
Kot gravitacijska masa fizike je bila uporabljena zlata kroglice, vsaka tehta približno 90 mg. Dve zlati sferi sta bili pritrjeni na vodoravno stekleno palico na razdalji 40 milimetrov. Ena od področij je bila preskusna masa, druga protiutež; Tretja sfera je izvorna masa, ki se je preselila poleg testne mase, da bi ustvarila gravitacijsko interakcijo. Da bi preprečili elektromagnetno interakcijo kroglic, je bil uporabljen Faraday zaslon, eksperiment pa je bil izveden v vakuumski komori, da se prepreči akustične in seizmične motnje.
Nato s pomočjo laserja so znanstveniki lahko sledili, ko se žarek odskoči iz ogledala v središču palice do detektorja. Ko se palica zavrti, je gibanje laserja na detektor pokazalo, koliko gravitacijske sile deluje, in gibanje mase vira deluje pravilno, je ekipa omogočila natančno prikaže gravitacijsko polje, ki ga ustvarita dve masi. Eksperiment je pokazal, da je svet Newtona svetovnega sejma veljaven tudi za majhne mase le 90 miligramov.
Preberite tudi: lahko kvantni mehanik pojasni obstoj prostora-časa?
Rezultati so tudi pokazali, da je v prihodnosti morda še manjše meritve gravitacijskega področja. Zanimivo je, da lahko novo odkritje pomaga znanstvenikom, da napredujejo v študiju kvantnega sveta in potencialno dobijo novo idejo o temnih snovi, temno energijo, teoričnih in skalarnih poljih.
Kot je navedla Hans Heipas študije sodelavci v intervjuju z novim znanstvenikom, je bil največji učinek žigosanja v poskusu je bil zabeležen iz seizmičnih nihanj, ki jih pešci in tramvaj promet okoli raziskovalnega laboratorija na Dunaju. Zato so bili najboljši rezultati meritev fizike pridobljeni ponoči in med božičnimi prazniki, ko so bili ljudje na ulicah manjši.
Zanima me: Znanstveniki so se približali ustvarjanju nove kvantne teorije gravitacije
Če poskušate na kratko povzeti rezultate, pridobljene med delom, gravitacijska sila (po Einsteinu) je posledica dejstva, da množice zvijale prostor-čas, v katerem se premaknejo druge mase. V novem eksperimentu so fiziki uspeli izmeriti, kako prostor-čas obrne ladybug. In kaj misliš, kaj bo novo odprtje? Ali bodo znanstveniki končno uskladili dve ne-priklopni teoriji? Odgovor bo čakal tukaj, pa tudi v pripombah tega člena.