Naukowcy opracowali metodę pomiaru grawitacji na poziomie mikroskopowym, co stanowi ogromny postęp w zrozumieniu grawitacji kwantowej. Źródło: SciTechDaily.com
Fizycy z powodzeniem zmierzyli grawitację w świecie kwantowym, odkrywając słabe przyciąganie grawitacyjne na małą cząstkę za pomocą nowej techniki wykorzystującej zawieszone magnesy, przybliżając naukowców do rozwiązania tajemnic wszechświata.
Naukowcy są o krok bliżej odkrycia tajemniczych sił wszechświata po tym, jak odkryli, jak mierzyć grawitację na poziomie mikroskopowym.
Eksperci nigdy w pełni nie zrozumieli, jak siła odkryta przez Izaaka Newtona działa w maleńkiej sferze kwantowej.
Nawet Einstein był zaintrygowany grawitacją kwantową i w swojej ogólnej teorii względności stwierdził, że żaden realistyczny eksperyment nie jest w stanie wykazać kwantowej wersji grawitacji.
Przełom w grawitacji kwantowej
Jednak fizykom z Uniwersytetu w Southampton, współpracującym z naukowcami z Europy, udało się wykryć słabą siłę przyciągania na małej cząstce przy użyciu nowej techniki.
Twierdzą, że może to utorować drogę do odkrycia nieuchwytnej teorii grawitacji kwantowej.
Doświadczenie opublikowane w Postęp nauki magazyn wykorzystał magnesy o dużej mocy do wykrycia grawitacji na mikroskopijnych cząsteczkach – wystarczająco małych, aby stanowić wyzwanie dla sfery kwantowej.
Artystyczna wizja eksperymentu kwantowego. Źródło: Uniwersytet w Southampton
Pionierskie badania nad grawitacją
Główny autor Tim Fox z Uniwersytetu w Southampton twierdzi, że odkrycie może pomóc ekspertom w odnalezieniu brakującego elementu układanki w naszym obrazie rzeczywistości.
Dodał: „Przez stulecie naukowcy bezskutecznie próbowali zrozumieć, w jaki sposób grawitacja i mechanika kwantowa współdziałają.
„Udało nam się teraz zmierzyć sygnały grawitacyjne przy najmniejszej kiedykolwiek zarejestrowanej masie, co oznacza, że jesteśmy o krok bliżej zrozumienia, jak grawitacja działa w tandemie.
„Odtąd zaczniemy zmniejszać rozmiar źródła za pomocą tej techniki, aż dotrzemy do świata kwantowego po obu stronach.
„Rozumiejąc grawitację kwantową, możemy rozwiązać niektóre tajemnice naszego wszechświata – na przykład jego początek, co dzieje się wewnątrz czarnych dziur czy połączenie wszystkich sił w jedną wielką teorię”.
Nauka wciąż nie w pełni zrozumiała zasady świata kwantowego, ale uważa się, że cząstki i siły na poziomie mikroskopowym oddziałują inaczej niż z obiektami o normalnej wielkości.
Naukowcy z Southampton przeprowadzili eksperyment wraz z naukowcami z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii oraz Instytutu Fotoniki i Nanotechnologii we Włoszech, finansowanego z unijnego grantu Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).
W badaniu wykorzystano wyrafinowaną konfigurację obejmującą urządzenia nadprzewodzące, zwane pułapkami, z polami magnetycznymi, czułymi detektorami i zaawansowaną izolacją wibracji.
Na cząstce o masie zaledwie 0,43 mg zmierzono niewielką siłę ciągnącą, wynoszącą zaledwie 30 amperów, utrzymując ją w temperaturze zamarzania do jednej setnej stopnia powyżej. Zero absolutne – Około -273 stopni Celsjusz.
Poszerzanie horyzontów badań kwantowych
Profesor fizyki Hendrik Ulbricht, również z Uniwersytetu w Southampton, powiedział, że wyniki otwierają drzwi do przyszłych eksperymentów między mniejszymi obiektami i siłami.
Dodał: „Przesuwamy granice nauki, które mogą prowadzić do nowych odkryć na temat grawitacji i świata kwantowego.
„Nasza nowa technologia, która wykorzystuje temperatury kriogeniczne i urządzenia do izolowania wibracji cząstek, prawdopodobnie okaże się przyszłością w pomiarach grawitacji kwantowej.
„Rozwikłanie tych tajemnic pomoże nam odkryć więcej tajemnic dotyczących struktury wszechświata, od najmniejszych cząstek po największe kosmiczne struktury”.
Odniesienie: „Pomiar grawitacji przy podniesionych masach w miligramach” autorstwa Tima M. Foxa i Dennisa J. Uytenbroek, Jimmy Plug, Noud van Halteren, Jean-Paul van Soest, Andrea Venanti, Hendrik Ulbricht i Tjerk H. Osterkamp, 23 lutego 2024, Postęp nauki.
doi: 10.1126/sciadv.adk2949