Veidi rohkem kui nädal tagasi, Euroopa füüsikud teatas nad olid mõõtnud gravitatsiooni tugevust kõigi aegade väikseimal skaalal.
Madalmaade Leideni ülikooli, Ühendkuningriigi Southamptoni ülikooli ning Itaalia fotoonika ja nanotehnoloogia instituudi teadlased mõõtsid nutikas lauakatses osakesele, mille mass oli veidi alla poole milligrammi, umbes 30 atonjuutoni suurust jõudu. Attonewton on njuutoni miljardik, standardne jõuühik.
Teadlased ütlema töö võib "avada rohkem saladusi universumi struktuuri kohta" ja võib olla oluline samm järgmise suure füüsikarevolutsiooni suunas.
Aga miks see nii on? See ei ole ainult tulemus: see on meetod ja see, mida see ütleb teaduskriitikute haru jaoks edasimineku kohta, võib olla lõksus. kasvavad kulud ja kahanevad tulud.
Raskus
Füüsiku seisukohalt on gravitatsioon äärmiselt nõrk jõud. See võib tunduda veider öelda. See ei tunne nõrkust, kui proovite hommikul voodist tõusta!
Siiski, võrreldes teiste meile teadaolevate jõududega – nagu elektromagnetiline jõud, mis vastutab aatomite sidumise ja valguse tekitamise eest ning tugev tuumajõud, mis seob aatomite tuumasid –, avaldab gravitatsioon objektide vahel suhteliselt nõrka külgetõmmet.
Ja väiksematel skaalal muutub gravitatsiooni mõju üha nõrgemaks.
Tähe või planeedi suuruste objektide gravitatsiooni mõju on lihtne näha, kuid väikeste ja kergete objektide gravitatsiooniefekte on palju raskem tuvastada.
Vajadus testida gravitatsiooni
Vaatamata raskustele tahavad füüsikud tõesti katsetada gravitatsiooni väikestel skaalal. Seda seetõttu, et see võib aidata lahendada praeguse füüsika sajandivanuse mõistatuse.
Füüsikas domineerivad kaks üliedukat teooriat.
Esimene on üldrelatiivsusteooria, mis kirjeldab gravitatsiooni ja aegruumi suurel skaalal. Teine on kvantmehaanika, mis on teooria osakeste ja väljade – aine põhiliste ehitusplokkide – kohta väikeses mastaabis.
Need kaks teooriat on mõnes mõttes vastuolulised ja füüsikud ei saa aru, mis juhtub olukordades, kus mõlemad peaksid kehtima. Kaasaegse füüsika üks eesmärk on ühendada üldrelatiivsusteooria ja kvantmehaanika "kvantgravitatsiooni teooriaks".
Üks näide olukorrast, kus on vaja kvantgravitatsiooni, on mustade aukude täielik mõistmine. Neid ennustab üldrelatiivsusteooria – ja me oleme kosmoses täheldanud suuri auke –, kuid väikesed mustad augud võivad tekkida ka kvantskaalal.
Praegu me aga ei tea, kuidas viia üldrelatiivsusteooria ja kvantmehaanika kokku, et anda ülevaade gravitatsiooni ja seega mustade aukude toimimisest kvantvaldkonnas.
Uued teooriad ja uued andmed
Võimaliku kvantgravitatsiooni teooria jaoks on välja töötatud mitmeid lähenemisviise, sealhulgas stringiteooria, ahela kvantgravitatsioonja põhjusliku hulga teooria.
Need lähenemisviisid on aga täiesti teoreetilised. Meil pole praegu võimalust neid katsete abil testida.
Nende teooriate empiiriliseks testimiseks vajame viisi, kuidas mõõta gravitatsiooni väga väikestel skaaladel, kus domineerivad kvantefektid.
Kuni viimase ajani oli selliste testide tegemine kättesaamatu. Näis, et vajame väga suuri seadmeid: isegi suuremaid kui maailma suurim osakestekiirend, Large Hadron Collider, mis saadab suure energiaga osakesed 27-kilomeetrise ringi ümber suumima, enne kui need kokku lööb.
Lauapealsed katsed
Seetõttu on hiljutine väikesemahuline gravitatsiooni mõõtmine nii oluline.
Hollandi ja Ühendkuningriigi ühiselt läbi viidud eksperiment on "lauakatse". See ei nõudnud suuri masinaid.
Katse toimib osakese hõljumisega magnetväljas ja seejärel raskusega sellest mööda, et näha, kuidas see vastuseks "viigub".
See on analoogne viisiga, kuidas üks planeet teisest mööda õõtsudes "vikerdab".
Leviteerides osakest magnetitega, saab selle isoleerida paljudest mõjudest, mis muudavad nõrkade gravitatsioonimõjude tuvastamise nii raskeks.
Selliste lauakatsete ilu seisneb selles, et need ei maksa miljardeid dollareid, mis eemaldab ühe peamise takistuse väikesemahuliste gravitatsioonikatsete läbiviimisel ja potentsiaalselt ka füüsikas edusammude tegemisel. (Viimane ettepanek Suure hadronite põrgataja suurema järglase kohta oleks maksis 17 miljardit dollarit.)
Tööd teha
Lauaplaadikatsetused on paljutõotavad, kuid tööd on veel teha.
Hiljutine katse läheneb kvantdomeenile, kuid ei jõua päris sinna. Kaasatud massid ja jõud peavad olema veelgi väiksemad, et teada saada, kuidas gravitatsioon sellel skaalal toimib.
Samuti peame olema valmis selleks, et lauakatsetega ei pruugi olla võimalik nii kaugele lükata.
Võib-olla on veel tehnoloogilised piirangud, mis takistavad meil kvantskaalal gravitatsioonikatseid läbi viimast, tõugates meid tagasi suuremate põrkajate ehitamise poole.
Tagasi teooriate juurde
Samuti väärib märkimist, et mõned kvantgravitatsiooni teooriad, mida võidakse katsetada lauakatsetega, on väga radikaalsed.
Mõned teooriad, näiteks ahela kvantgravitatsioon, viitavad sellele ruum ja aeg võivad kaduda väga väikestes mastaapides või suure energiaga. Kui see on õige, ei pruugi nendel skaalal katseid läbi viia.
Eksperimendid, nagu me neid tunneme, on ju sellised asjad, mis toimuvad kindlas kohas, teatud ajavahemiku jooksul. Kui sellised teooriad on õiged, peame võib-olla ümber mõtlema eksperimenteerimise olemuse, et saaksime seda mõtestada olukordades, kus ruum ja aeg puuduvad.
Teisest küljest võib tõsiasi, et saame teha lihtsaid eksperimente, mis hõlmavad gravitatsiooni väikestel skaalal, viidata sellele, et ruum ja aeg on siiski olemas.
Kumb osutub tõeks? Parim viis selle väljaselgitamiseks on jätkata lauapealsete katsetega ja lükata neid nii kaugele kui võimalik.
See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.
Image Credit: Garik Barseghyan / Pixabay
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: 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/
- :on
- :mitte
- : kus
- 30
- a
- MEIST
- puudub
- kiirendi
- konto
- üle
- õigusaktid
- pärast
- tagasi
- Materjal: BPA ja flataatide vaba plastik
- Ka
- an
- ja
- Teine
- mistahes
- kehtima
- lähenemisviisid
- OLEME
- tekkima
- ümber
- artikkel
- AS
- At
- atraktsioon
- tagasi
- tõkked
- põhiline
- BE
- Ilu
- sest
- olnud
- enne
- alla
- BEST
- vahel
- Suur
- suurem
- miljardeid
- siduv
- Must
- mustad augud
- Plokid
- mõlemad
- Filiaal
- tooma
- Ehitus
- kuid
- by
- CAN
- viima
- lähedal
- CO
- COM
- ühendama
- tuleb
- Lihtkodanikud
- võrreldes
- läbi
- Juhtimine
- Vestlus
- parandada
- Maksma
- kulud
- võiks
- Võidelda
- Loominguline
- krediit
- Kriitikud
- Praegune
- Praegu
- kirjeldab
- avastama
- arenenud
- Raskus
- väheneb
- do
- Ei tee
- dollarit
- domeen
- domineerima
- domineerivad
- Ära
- lihtne
- mõju
- täielikult
- seadmed
- Euroopa
- Isegi
- KUNAGI
- näide
- eksperiment
- katseid
- äärmiselt
- asjaolu
- kaugele
- tundma
- väli
- leidma
- esimene
- ujuv
- eest
- Sundida
- relvajõud
- edasi
- Alates
- täielikult
- Üldine
- teeniva
- saama
- Andma
- Go
- eesmärk
- läheb
- gravitatsiooniliste
- raskus
- olnud
- Pool
- käsi
- juhtuda
- juhtub
- Raske
- raskem
- Olema
- aitama
- Suur
- Augud
- Kuidas
- Kuidas
- aga
- HTTPS
- tohutu
- if
- oluline
- in
- Kaasa arvatud
- Instituut
- sisse
- seotud
- kaasates
- isoleeritud
- IT
- Itaalia
- lihtsalt
- hoidma
- liiki
- Teadma
- suur
- suurim
- hiljemalt
- Hüpe
- litsents
- valgus
- nagu
- piiramine
- masinad
- Magnetväli
- Magnetid
- põhiline
- tegema
- Tegemine
- palju
- Mass
- massid
- suur
- mai..
- mõõtma
- mõõtmine
- mehaanika
- meetod
- võib
- Kaasaegne
- rohkem
- palju
- Mõistatus
- loodus
- Vajadus
- vaja
- Holland
- Uus
- Newton
- järgmine
- NIH
- märkides
- tuuma-
- number
- esemeid
- of
- on
- ONE
- ones
- or
- Muu
- välja
- üle
- lehekülg
- eriline
- minevik
- tee
- täitma
- esitades
- Füüsika
- tükki
- Koht
- planeet
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- palun
- Punkt
- Vaatepunkt
- võimalus
- võimalik
- potentsiaal
- potentsiaalselt
- ennustada
- valmis
- esitada
- takistab
- Edu
- paljutõotav
- ettepanek
- Tõesta
- Lükkama
- Lükkamine
- Kvant
- Kvantmehaanika
- üsna
- radikaalne
- jõudma
- Lugenud
- tõesti
- realm
- hiljuti
- hiljuti
- suhteliselt
- suhtelisus
- kõrvaldama
- eemaldab
- nõudma
- Teadlased
- lahendama
- vastus
- vastutav
- kaasa
- Revolutsioon
- õige
- s
- ütlema
- ütleb
- Skaala
- Kaalud
- teadus
- Teine
- saladusi
- vaata
- tundub
- tundus
- saadab
- tunne
- komplekt
- peaks
- olukord
- olukordades
- SUURUS
- väike
- väiksem
- So
- mõned
- Southamptoni
- Ruum
- Ruum ja aeg
- standard
- täht
- Samm
- Veel
- lihtne
- tugevus
- tugev
- edukas
- selline
- soovitama
- Kiiged
- tabel
- TAG
- tehnoloogiline
- test
- katsetatud
- testid
- kui
- et
- .
- Holland
- Suurbritannia
- Neile
- SIIS
- teoreetiline
- teooria
- Seal.
- Need
- nad
- asi
- asjad
- see
- Seega
- aeg
- et
- kokku
- suunas
- lõksus
- tõsi
- üritab
- kaks
- Uk
- all
- mõistma
- üksus
- Ülikool
- us
- kasutamine
- väga
- kaudu
- vaade
- tahan
- oli
- Tee..
- kuidas
- we
- nõrk
- nõrgem
- nädal
- kaal
- M
- millal
- mis
- miks
- will
- koos
- Töö
- töötab
- maailma
- väärt
- oleks
- veel
- sephyrnet
- suumimine