Μόλις πριν από μια εβδομάδα, Ευρωπαίοι φυσικοί ανακοίνωσε είχαν μετρήσει τη δύναμη της βαρύτητας στη μικρότερη κλίμακα που έγινε ποτέ.
Σε ένα έξυπνο επιτραπέζιο πείραμα, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν στην Ολλανδία, στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον στο Ηνωμένο Βασίλειο και στο Ινστιτούτο Φωτονικής και Νανοτεχνολογιών στην Ιταλία μέτρησαν μια δύναμη περίπου 30 attonewton σε ένα σωματίδιο με μάζα λίγο λιγότερο από μισό χιλιοστόγραμμα. Ένα attonewton είναι ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του Newton, η τυπική μονάδα δύναμης.
Οι ερευνητές λένε το έργο θα μπορούσε να «ξεκλειδώσει περισσότερα μυστικά για το ίδιο το ύφασμα του σύμπαντος» και μπορεί να είναι ένα σημαντικό βήμα προς την επόμενη μεγάλη επανάσταση στη φυσική.
Αλλά γιατί είναι αυτό; Δεν είναι μόνο το αποτέλεσμα: είναι η μέθοδος και αυτό που λέει για μια πορεία προς τα εμπρός για έναν κλάδο της επιστήμης λένε οι κριτικοί μπορεί να παγιδευτεί σε έναν βρόχο αύξηση του κόστους και μείωση των αποδόσεων.
Βαρύτητα
Από την άποψη ενός φυσικού, η βαρύτητα είναι μια εξαιρετικά αδύναμη δύναμη. Αυτό μπορεί να φαίνεται περίεργο να ειπωθεί. Δεν αισθάνεσαι αδύναμος όταν προσπαθείς να σηκωθείς από το κρεβάτι το πρωί!
Ωστόσο, σε σύγκριση με τις άλλες δυνάμεις που γνωρίζουμε - όπως η ηλεκτρομαγνητική δύναμη που είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση των ατόμων μεταξύ τους και για τη δημιουργία φωτός, και την ισχυρή πυρηνική δύναμη που δεσμεύει τους πυρήνες των ατόμων - η βαρύτητα ασκεί μια σχετικά ασθενή έλξη μεταξύ των αντικειμένων.
Και σε μικρότερες κλίμακες, τα αποτελέσματα της βαρύτητας γίνονται όλο και πιο αδύναμα.
Είναι εύκολο να δούμε τα αποτελέσματα της βαρύτητας για αντικείμενα μεγέθους ενός άστρου ή πλανήτη, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να ανιχνευθούν βαρυτικά αποτελέσματα για μικρά, ελαφριά αντικείμενα.
Η ανάγκη δοκιμής της βαρύτητας
Παρά τη δυσκολία, οι φυσικοί θέλουν πραγματικά να δοκιμάσουν τη βαρύτητα σε μικρές κλίμακες. Αυτό οφείλεται στο ότι θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ενός μυστηρίου αιώνων στην τρέχουσα φυσική.
Η φυσική κυριαρχείται από δύο εξαιρετικά επιτυχημένες θεωρίες.
Η πρώτη είναι η γενική σχετικότητα, η οποία περιγράφει τη βαρύτητα και τον χωροχρόνο σε μεγάλες κλίμακες. Το δεύτερο είναι η κβαντομηχανική, η οποία είναι μια θεωρία των σωματιδίων και των πεδίων - των βασικών δομικών στοιχείων της ύλης - σε μικρές κλίμακες.
Αυτές οι δύο θεωρίες είναι κατά κάποιο τρόπο αντιφατικές και οι φυσικοί δεν καταλαβαίνουν τι συμβαίνει σε καταστάσεις όπου θα έπρεπε να ισχύουν και οι δύο. Ένας στόχος της σύγχρονης φυσικής είναι να συνδυάσει τη γενική σχετικότητα και την κβαντική μηχανική σε μια θεωρία της «κβαντικής βαρύτητας».
Ένα παράδειγμα μιας κατάστασης όπου απαιτείται κβαντική βαρύτητα είναι να κατανοήσουμε πλήρως τις μαύρες τρύπες. Αυτά προβλέπονται από τη γενική σχετικότητα - και έχουμε παρατηρήσει τεράστιες στο διάστημα - αλλά μικροσκοπικές μαύρες τρύπες μπορεί επίσης να προκύψουν σε κβαντική κλίμακα.
Προς το παρόν, ωστόσο, δεν ξέρουμε πώς να συνδυάσουμε τη γενική σχετικότητα και την κβαντομηχανική για να δώσουμε έναν απολογισμό του τρόπου με τον οποίο η βαρύτητα, και επομένως οι μαύρες τρύπες, λειτουργούν στο κβαντικό βασίλειο.
Νέες Θεωρίες και Νέα Δεδομένα
Ένας αριθμός προσεγγίσεων για μια πιθανή θεωρία της κβαντικής βαρύτητας έχει αναπτυχθεί, μεταξύ των οποίων θεωρία χορδών, βρόχος κβαντική βαρύτητα, να αιτιατική θεωρία συνόλων.
Ωστόσο, αυτές οι προσεγγίσεις είναι εντελώς θεωρητικές. Προς το παρόν δεν έχουμε κανέναν τρόπο να τα δοκιμάσουμε μέσω πειραμάτων.
Για να ελέγξουμε εμπειρικά αυτές τις θεωρίες, θα χρειαζόμασταν έναν τρόπο μέτρησης της βαρύτητας σε πολύ μικρές κλίμακες όπου κυριαρχούν τα κβαντικά φαινόμενα.
Μέχρι πρόσφατα, η πραγματοποίηση τέτοιων δοκιμών ήταν απρόσιτη. Φαινόταν ότι θα χρειαζόμασταν πολύ μεγάλα κομμάτια εξοπλισμού: ακόμη μεγαλύτερο από τον μεγαλύτερο επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, ο οποίος στέλνει σωματίδια υψηλής ενέργειας να ζουμάρουν γύρω από έναν βρόχο 27 χιλιομέτρων πριν τα συνθέσει.
Επιτραπέζια πειράματα
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η πρόσφατη μικρής κλίμακας μέτρηση της βαρύτητας είναι τόσο σημαντική.
Το πείραμα που πραγματοποιήθηκε από κοινού μεταξύ της Ολλανδίας και του Ηνωμένου Βασιλείου είναι ένα πείραμα «επιτραπέζιου». Δεν απαιτούσε τεράστια μηχανήματα.
Το πείραμα λειτουργεί επιπλέοντας ένα σωματίδιο σε ένα μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια περνώντας ένα βάρος δίπλα του για να δει πώς «κουνά» ως απόκριση.
Αυτό είναι ανάλογο με τον τρόπο που ένας πλανήτης «ταλαντεύεται» όταν περνάει μπροστά από έναν άλλο.
Ανυψώνοντας το σωματίδιο με μαγνήτες, μπορεί να απομονωθεί από πολλές από τις επιρροές που κάνουν την ανίχνευση αδύναμων βαρυτικών επιρροών τόσο δύσκολη.
Η ομορφιά των επιτραπέζιων πειραμάτων όπως αυτό είναι ότι δεν κοστίζουν δισεκατομμύρια δολάρια, γεγονός που αφαιρεί ένα από τα κύρια εμπόδια στη διεξαγωγή πειραμάτων βαρύτητας μικρής κλίμακας και ενδεχομένως στην πρόοδο στη φυσική. (Η τελευταία πρόταση για μεγαλύτερο διάδοχο του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων θα ήταν κόστισε 17 δισεκατομμύρια δολάρια.)
Δουλειά να κάνουμε
Τα πειράματα σε επιτραπέζια είναι πολλά υποσχόμενα, αλλά υπάρχει ακόμα δουλειά να γίνει.
Το πρόσφατο πείραμα πλησιάζει τον κβαντικό τομέα, αλλά δεν φτάνει ακριβώς εκεί. Οι μάζες και οι δυνάμεις που εμπλέκονται θα πρέπει να είναι ακόμη μικρότερες για να μάθουμε πώς δρα η βαρύτητα σε αυτή την κλίμακα.
Πρέπει επίσης να είμαστε προετοιμασμένοι για την πιθανότητα να μην είναι δυνατή η προώθηση των επιτραπέζιων πειραμάτων τόσο μακριά.
Μπορεί ακόμη να υπάρχει κάποιος τεχνολογικός περιορισμός που μας εμποδίζει να διεξάγουμε πειράματα βαρύτητας σε κβαντικές κλίμακες, ωθώντας μας πίσω προς την κατασκευή μεγαλύτερων επιταχυντών.
Επιστροφή στις Θεωρίες
Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι ορισμένες από τις θεωρίες της κβαντικής βαρύτητας που θα μπορούσαν να δοκιμαστούν χρησιμοποιώντας επιτραπέζια πειράματα είναι πολύ ριζοσπαστικές.
Ορισμένες θεωρίες, όπως η κβαντική βαρύτητα βρόχου, προτείνουν ο χώρος και ο χρόνος μπορεί να εξαφανιστούν σε πολύ μικρές κλίμακες ή υψηλές ενέργειες. Εάν αυτό είναι σωστό, μπορεί να μην είναι δυνατό να πραγματοποιηθούν πειράματα σε αυτές τις κλίμακες.
Εξάλλου, τα πειράματα όπως τα ξέρουμε είναι τα είδη των πραγμάτων που συμβαίνουν σε ένα συγκεκριμένο μέρος, σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Εάν θεωρίες όπως αυτή είναι σωστές, ίσως χρειαστεί να ξανασκεφτούμε την ίδια τη φύση του πειραματισμού, ώστε να μπορούμε να τον κατανοήσουμε σε καταστάσεις όπου ο χώρος και ο χρόνος απουσιάζουν.
Από την άλλη πλευρά, το ίδιο το γεγονός ότι μπορούμε να εκτελέσουμε απλά πειράματα που περιλαμβάνουν τη βαρύτητα σε μικρές κλίμακες μπορεί να υποδηλώνει ότι ο χώρος και ο χρόνος είναι τελικά παρόντες.
Ποιο θα αποδειχτεί αλήθεια; Ο καλύτερος τρόπος για να το ανακαλύψετε είναι να συνεχίσετε με πειράματα επιτραπέζιου και να τα σπρώξετε όσο πιο μακριά μπορούν.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Image Credit: Garik Barseghyan / Pixabay
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://singularityhub.com/2024/03/04/gravity-experiments-on-the-kitchen-table-why-a-tiny-tiny-measurement-may-be-a-big-leap-forward-for-physics/
- :είναι
- :δεν
- :που
- 30
- a
- Σχετικα
- απών
- επιταχυντής
- Λογαριασμός
- απέναντι
- πράξεις
- Μετά το
- πριν
- Όλα
- Επίσης
- an
- και
- Άλλος
- κάθε
- Εφαρμογή
- προσεγγίσεις
- ΕΙΝΑΙ
- σηκώνομαι
- γύρω
- άρθρο
- AS
- At
- έλξη
- πίσω
- εμπόδια
- βασικός
- BE
- Ομορφιά
- επειδή
- ήταν
- πριν
- παρακάτω
- ΚΑΛΎΤΕΡΟΣ
- μεταξύ
- Μεγάλος
- μεγαλύτερος
- δισεκατομμύρια
- δεσμευτικός
- Μαύρη
- μαύρες τρύπες
- Μπλοκ
- και οι δύο
- Υποκατάστημα
- φέρω
- Κτίριο
- αλλά
- by
- CAN
- κουβαλάω
- Κλεισιμο
- CO
- COM
- συνδυασμός
- έρχεται
- Κοινά
- σύγκριση
- διενεργούνται
- Διεξαγωγή
- Συνομιλία
- διορθώσει
- Κόστος
- Δικαστικά έξοδα
- θα μπορούσε να
- μετρητής
- Δημιουργικός
- μονάδες
- Οι επικριτές
- Ρεύμα
- Τη στιγμή
- περιγράφει
- ανίχνευση
- αναπτύχθηκε
- Δυσκολία
- μειώνοντας
- do
- Όχι
- δολάρια
- τομέα
- Επικρατώ
- κυριαρχούσε
- Μην
- εύκολος
- αποτελέσματα
- εξ ολοκλήρου
- εξοπλισμός
- ευρωπαϊκός
- Even
- ΠΑΝΤΑ
- παράδειγμα
- πείραμα
- πειράματα
- εξαιρετικά
- γεγονός
- μακριά
- αισθάνομαι
- πεδίο
- Εύρεση
- Όνομα
- επιπλέων
- Για
- Δύναμη
- Δυνάμεις
- Προς τα εμπρός
- από
- πλήρως
- General
- παραγωγής
- παίρνω
- Δώστε
- Go
- γκολ
- μετάβαση
- βαρυτική
- βαρύτητα
- είχε
- Ήμισυ
- χέρι
- συμβαίνω
- συμβαίνει
- Σκληρά
- σκληρότερα
- Έχω
- βοήθεια
- Ψηλά
- Τρύπες
- Πως
- Πώς να
- Ωστόσο
- HTTPS
- τεράστιος
- if
- σημαντικό
- in
- Συμπεριλαμβανομένου
- Ινστιτούτο
- σε
- συμμετέχουν
- συμμετοχή
- απομονωμένος
- IT
- Ιταλία
- μόλις
- Διατήρηση
- είδη
- Ξέρω
- large
- μεγαλύτερη
- αργότερο
- Πήδημα
- Άδεια
- φως
- Μου αρέσει
- περιορισμός
- μηχανήματα
- Μαγνητικό πεδίο
- Μαγνήτες
- Κυρίως
- κάνω
- Κατασκευή
- πολοί
- Μάζα
- μάζες
- μαζική
- Ενδέχεται..
- μέτρο
- μέτρηση
- μηχανική
- μέθοδος
- ενδέχεται να
- ΜΟΝΤΕΡΝΑ
- περισσότερο
- πολύ
- Μυστήριο
- Φύση
- Ανάγκη
- που απαιτούνται
- Ολλανδία
- Νέα
- νεύτο
- επόμενη
- ΝΙΗ
- σημειώνοντας
- πυρηνικών
- αριθμός
- αντικειμένων
- of
- on
- ONE
- αυτά
- or
- ΑΛΛΑ
- έξω
- επί
- σελίδα
- Ειδικότερα
- Το παρελθόν
- μονοπάτι
- Εκτελέστε
- εκτέλεση
- Φυσική
- κομμάτια
- Μέρος
- πλανήτης
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- σας παρακαλούμε
- Σημείο
- Απόψεις
- δυνατότητα
- δυνατός
- δυναμικού
- ενδεχομένως
- προβλεπόμενη
- έτοιμος
- παρόν
- αποτρέπει
- Πρόοδος
- υποσχόμενος
- πρόταση
- Αποδείξτε
- Σπρώξτε
- Δραστήριος
- Quantum
- Κβαντική μηχανική
- αρκετά
- ριζοσπαστική
- φθάσουν
- Διάβασε
- πραγματικά
- βασίλειο
- πρόσφατος
- πρόσφατα
- σχετικά
- σχετικότητα
- αφαιρέστε
- Αφαιρεί
- απαιτούν
- ερευνητές
- επίλυση
- απάντησης
- υπεύθυνος
- αποτέλεσμα
- Επανάσταση
- δεξιά
- s
- λένε
- λέει
- Κλίμακα
- Ζυγός
- Επιστήμη
- Δεύτερος
- μυστικά
- δείτε
- φαίνομαι
- φαινόταν
- αποστέλλει
- αίσθηση
- σειρά
- θα πρέπει να
- κατάσταση
- καταστάσεων
- Μέγεθος
- small
- μικρότερος
- So
- μερικοί
- Σαουθάμπτον
- Χώρος
- Χώρος και Χρόνος
- πρότυπο
- Αστέρι
- Βήμα
- Ακόμη
- ειλικρινής
- δύναμη
- ισχυρός
- επιτυχής
- τέτοιος
- προτείνω
- κούνιες
- τραπέζι
- TAG
- τεχνολογικός
- δοκιμή
- δοκιμαστεί
- δοκιμές
- από
- ότι
- Η
- Κάτω Χώρες
- το Ηνωμένο Βασίλειο
- Τους
- τότε
- θεωρητικός
- θεωρία
- Εκεί.
- Αυτοί
- αυτοί
- πράγμα
- πράγματα
- αυτό
- Ετσι
- ώρα
- προς την
- μαζι
- προς
- παγιδευτεί
- αληθής
- προσπαθώντας
- δύο
- Uk
- υπό
- καταλαβαίνω
- μονάδα
- πανεπιστήμιο
- us
- χρησιμοποιώντας
- πολύ
- μέσω
- Δες
- θέλω
- ήταν
- Τρόπος..
- τρόπους
- we
- αδύνατος
- ασθενέστερη
- εβδομάδα
- βάρος
- Τι
- πότε
- Ποιό
- WHY
- θα
- με
- Εργασία
- λειτουργεί
- του κόσμου
- αξία
- θα
- ακόμη
- zephyrnet
- μεγέθυνση