Bizi yerde tutmasına ve uzayda dolaşan ışığı çarpıtmasına rağmen, yerçekimi aslında oldukça zayıf bir kuvvettir. Kütle ne kadar küçük olursa, yerçekimi o kadar az çekime sahip gibi görünür, ta ki kuantum ölçeklerinde hiç kuvveti yokmuş gibi görünene kadar.
Şimdi, İngiltere ve Avrupa’daki fizikçiler, küçücük bir kütle üzerindeki küçük – ama belirgin – yerçekimsel çekimi ölçtüler; bu, onu yüzyıllardır fizikçilerin kafasını karıştıran bir kuvvet olan yerçekiminin işaretlerini gösteren en küçük kütle haline getirdi. Ekibin araştırması şu şekilde: yayınlanan Bugün Science Advances’da.
Southampton Üniversitesi’nden fizikçi ve çalışmanın baş yazarı Tim Fuchs, “Şimdiye kadar kaydedilen en küçük kütledeki yerçekimsel sinyalleri başarıyla ölçtük; bu, sonunda bunların birlikte nasıl çalıştığını anlamaya bir adım daha yaklaştığımız anlamına geliyor” dedi. üniversite yayını. “Buradan itibaren, her iki taraftaki kuantum dünyasına ulaşana kadar bu tekniği kullanarak kaynağın ölçeğini küçültmeye başlayacağız.”
Fiziğin iki alanı, kuantum mekaniği ve Newton yerçekimi birbiriyle bağlantılı görünmüyor. En azından henüz değil. Kuantum alanı, klasik fizik teorilerinin çöktüğü yerdir. Evrenimizi yöneten kurallar bu küçük kütleler için geçerli değildir. Ancak kütleçekim kuvvetinin kuantum ölçeğinde nasıl ortaya çıktığını anlamak (alan döngülerinde, titreşim sicimlerinde veya başka şekillerde) fizikteki en can sıkıcı soruların bazılarına ışık tutabilir.
Fuchs, “Kuantum yerçekimini anlayarak, evrenimizin bazı gizemlerini çözebiliriz; örneğin evrenin nasıl başladığı, kara deliklerin içinde neler olduğu veya tüm kuvvetlerin tek bir büyük teoride birleştirilmesi gibi.” diye ekledi.
Ekip, ölçümlerini yapmak için, üç mıknatıs ve bir cam boncuktan oluşan 0,000015 ons (0,43 miligram) kütleyi bir kriyostat içerisine yerleştirdi. Yerçekimi kuvvetini ölçmek için ekip, onu tantaldan yapılmış manyetik bir tuzağa kaldırdı, süperiletken hale getirmek için kriyostatta mutlak sıfırın biraz üzerine kadar soğutuldu. (Bu kadar zayıf bir çekim kuvvetini tespit etmek için araştırmacıların ortamı mümkün olduğunca sessizleştirmesi ve test nesnesinin hareketini en aza indirmesi gerekiyordu).
Manyetik tuzağı 4,48 kelvin’e (yaklaşık -274° Santigrat) kadar soğuttular ve aralarındaki çekimsel eşleşmeyi ölçmek için 1960’larda Ford Motor Company tarafından geliştirilen bir kuantum sensörü olan SQUID’i (Süper İletken Kuantum Girişim Cihazı) kullandılar. test kütlesi ve 2,2 poundluk (1 kilogram) kaynak kütleleri yaklaşık 3 fit uzaktadır. Ekip, test kütlesi üzerinde 30 attonewtonluk bir çekme kuvveti ölçtü.
Southampton Üniversitesi’nden araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı Hendrik Ulbright, “Parçacığın titreşimini izole etmek için aşırı soğuk sıcaklıklar ve cihazlar kullanan yeni tekniğimiz, muhtemelen kuantum yerçekiminin ölçülmesinde ileriye giden yolu kanıtlayacaktır” dedi. aynı yayın. “Bu gizemleri çözmek, en küçük parçacıklardan en büyük kozmik yapılara kadar evrenin dokusu hakkında daha fazla sırrı açığa çıkarmamıza yardımcı olacak.”
Yerçekiminin uç noktalarına ilişkin yeni bilgiler, bir kara deliğin merkezinde olup bitenler hakkında anlamlar taşıyor. nötron yıldızları gibi yoğun nesnelerin iç işleyişive sözde karanlık maddenin doğasıetkileri yalnızca kütleçekimsel olarak gözlemlenen görünmez şeyler. Evrenin en büyük nesnelerinin etkileşimlerine doğru bakarak bu tür egzotik fiziğe dair pek çok yeni anlayış elde edilebilir. Ancak Dünyevi laboratuvarlarda gerçekleştirilen aynı fenomene aşağıya bakıldığında çok daha fazlası ortaya çıkarılabilir.
Kuantum dünyası tuhaftır ve klasik fiziğin sınırlarının ötesindeki yerçekiminin doğasını anlamaktan çok uzağız. Ancak son deney kuma yeni bir çizgi çekmiş gibi görünüyor.
Daha fazla: Fiziğin Meta Teorisi Hayatı, Evreni, Hesaplamayı ve Daha Fazlasını Açıklayabilir