درست بیش از یک هفته پیش، فیزیکدانان اروپایی اعلام کرد آنها قدرت گرانش را در کوچکترین مقیاسی که تا کنون داشته اند اندازه گیری کرده اند.
در یک آزمایش هوشمندانه روی میز، محققان دانشگاه لیدن در هلند، دانشگاه ساوتهمپتون در بریتانیا و موسسه فوتونیک و فناوری نانو در ایتالیا نیرویی حدود 30 آتون نیوتن را روی ذره ای با جرم کمتر از نیم میلی گرم اندازه گرفتند. آتونیوتون یک میلیاردم یک میلیاردم نیوتن است، واحد استاندارد نیرو.
محققان گفتن این کار میتواند «رازهای بیشتری در مورد بافت کیهان» باز کند و ممکن است گام مهمی به سوی انقلاب بزرگ بعدی در فیزیک باشد.
اما چرا اینطور است؟ این فقط نتیجه نیست: این روش است و آنچه در مورد مسیری که برای شاخه ای از علم منتقدان می گویند ممکن است در حلقه ای به دام افتاده باشد. افزایش هزینه ها و کاهش بازده.
جاذبه زمین
از دیدگاه یک فیزیکدان، گرانش نیروی بسیار ضعیفی است. این ممکن است یک چیز عجیب و غریب به نظر برسد. وقتی صبح ها سعی می کنید از رختخواب بلند شوید، احساس ضعف نمی کنید!
با این حال، در مقایسه با نیروهای دیگری که در مورد آنها میدانیم - مانند نیروی الکترومغناطیسی که مسئول اتصال اتمها به یکدیگر و تولید نور است، و نیروی هستهای قوی که هستههای اتمها را به هم متصل میکند - جاذبه جاذبه نسبتاً ضعیفی بین اجسام اعمال میکند.
و در مقیاس های کوچکتر، اثرات گرانش ضعیف تر و ضعیف تر می شود.
دیدن اثرات گرانش برای اجرام به اندازه یک ستاره یا سیاره آسان است، اما تشخیص اثرات گرانشی برای اجرام کوچک و سبک بسیار دشوارتر است.
نیاز به آزمایش گرانش
علیرغم دشواری، فیزیکدانان واقعاً می خواهند گرانش را در مقیاس های کوچک آزمایش کنند. این به این دلیل است که می تواند به حل یک معمای صد ساله در فیزیک فعلی کمک کند.
فیزیک تحت سلطه دو نظریه بسیار موفق است.
اولی نسبیت عام است که گرانش و فضازمان را در مقیاس های بزرگ توصیف می کند. دومی، مکانیک کوانتومی است، که نظریهای است درباره ذرات و میدانها - بلوکهای اصلی سازنده ماده - در مقیاسهای کوچک.
این دو نظریه از جهاتی متناقض هستند و فیزیکدانان نمی دانند در شرایطی که هر دو باید اعمال شوند چه اتفاقی می افتد. یکی از اهداف فیزیک مدرن ترکیب نسبیت عام و مکانیک کوانتومی در نظریه "گرانش کوانتومی" است.
یک مثال از موقعیتی که در آن گرانش کوانتومی مورد نیاز است، درک کامل سیاهچاله ها است. اینها توسط نسبیت عام پیشبینی میشوند - و ما سیاهچالههای بزرگی را در فضا مشاهده کردهایم - اما سیاهچالههای کوچک ممکن است در مقیاس کوانتومی نیز ایجاد شوند.
با این حال، در حال حاضر، ما نمیدانیم چگونه نسبیت عام و مکانیک کوانتومی را کنار هم بیاوریم تا توضیحی درباره نحوه عملکرد گرانش و در نتیجه سیاهچالهها در قلمرو کوانتومی ارائه دهیم.
نظریه های جدید و داده های جدید
تعدادی از رویکردها برای نظریه پتانسیل گرانش کوانتومی توسعه یافته است، از جمله نظریه ریسمان, حلقه گرانش کوانتومیو نظریه مجموعه علّی.
با این حال، این رویکردها کاملاً تئوری هستند. ما در حال حاضر هیچ راهی برای آزمایش آنها از طریق آزمایش نداریم.
برای آزمایش تجربی این نظریهها، به روشی برای اندازهگیری گرانش در مقیاسهای بسیار کوچک که اثرات کوانتومی غالب هستند، نیاز داریم.
تا همین اواخر انجام چنین آزمایشاتی دور از دسترس بود. به نظر میرسید که ما به تجهیزات بسیار بزرگی نیاز داریم: حتی بزرگتر از بزرگترین شتابدهنده ذرات جهان، برخورد دهنده بزرگ هادرون، که ذرات پرانرژی را قبل از در هم کوبیدن آنها به اطراف یک حلقه 27 کیلومتری زوم میکند.
آزمایشات رومیزی
به همین دلیل است که اندازه گیری گرانش در مقیاس کوچک اخیر بسیار مهم است.
آزمایشی که به طور مشترک بین هلند و بریتانیا انجام شد یک آزمایش "رومیزی" است. به ماشین آلات عظیم نیاز نداشت.
این آزمایش با شناور کردن یک ذره در یک میدان مغناطیسی و سپس تاب دادن یک وزنه از کنار آن برای دیدن اینکه چگونه در پاسخ به آن «تکان میخورد» کار میکند.
این شبیه به روشی است که یک سیاره هنگامی که از کنار سیاره دیگری می گذرد، «تکان می خورد».
با معلق کردن ذره با آهنربا، می توان آن را از بسیاری از تأثیراتی که تشخیص تأثیرات گرانشی ضعیف را بسیار سخت می کند، جدا کرد.
زیبایی آزمایشهای رومیزی مانند این در این است که میلیاردها دلار هزینه ندارند، که یکی از موانع اصلی انجام آزمایشهای گرانشی در مقیاس کوچک و به طور بالقوه پیشرفت در فیزیک را از بین میبرد. (آخرین پیشنهاد برای جانشینی بزرگتر برای برخورد دهنده بزرگ هادرون هزینه $ 17 میلیارد.)
کار برای انجام
آزمایشهای روی میز بسیار امیدوارکننده هستند، اما هنوز کار برای انجام دادن وجود دارد.
آزمایش اخیر به حوزه کوانتومی نزدیک می شود، اما کاملاً به آنجا نمی رسد. برای اینکه بفهمیم گرانش در این مقیاس چگونه عمل می کند، توده ها و نیروهای درگیر باید حتی کوچکتر باشند.
ما همچنین باید برای این احتمال آماده باشیم که ممکن است آزمایش های رومیزی تا این حد امکان پذیر نباشد.
ممکن است هنوز برخی محدودیتهای تکنولوژیکی وجود داشته باشد که ما را از انجام آزمایشهای گرانش در مقیاس کوانتومی باز میدارد و ما را به سمت ساختن برخورددهندههای بزرگتر سوق میدهد.
بازگشت به نظریه ها
همچنین شایان ذکر است که برخی از تئوریهای گرانش کوانتومی که ممکن است با آزمایشهای رومیزی آزمایش شوند، بسیار رادیکال هستند.
برخی از نظریه ها، مانند گرانش کوانتومی حلقه، پیشنهاد می کنند فضا و زمان ممکن است ناپدید شوند در مقیاس های بسیار کوچک یا انرژی های بالا. اگر درست باشد، ممکن است انجام آزمایش در این مقیاس ها ممکن نباشد.
به هر حال، آزمایشهایی که ما میشناسیم، انواع چیزهایی هستند که در یک مکان خاص، در یک بازه زمانی خاص اتفاق میافتند. اگر نظریههایی مانند این درست باشند، ممکن است لازم باشد ماهیت آزمایش را بازنگری کنیم تا بتوانیم آن را در موقعیتهایی که مکان و زمان وجود ندارد، درک کنیم.
از سوی دیگر، این واقعیت که ما میتوانیم آزمایشهای سادهای که شامل گرانش است در مقیاسهای کوچک انجام دهیم، ممکن است نشان دهد که فضا و زمان در نهایت وجود دارند.
کدام حقیقت را ثابت خواهد کرد؟ بهترین راه برای پیدا کردن این موضوع این است که آزمایشهای روی میز را ادامه دهید و آنها را تا جایی که میتوانند پیش ببرید.
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
تصویر های اعتباری: گاریک بارسقیان / Pixabay
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: 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/
- :است
- :نه
- :جایی که
- 30
- a
- درباره ما
- غایب
- شتاب دهنده
- حساب
- در میان
- اعمال
- پس از
- پیش
- معرفی
- همچنین
- an
- و
- دیگر
- هر
- درخواست
- رویکردها
- هستند
- بوجود می آیند
- دور و بر
- مقاله
- AS
- At
- جاذبه
- به عقب
- موانع
- اساسی
- BE
- زیبایی
- زیرا
- بوده
- قبل از
- در زیر
- بهترین
- میان
- بزرگ
- بزرگتر
- میلیاردها
- الزام آور
- سیاه پوست
- سیاه چاله ها
- بلاک ها
- هر دو
- شاخه
- به ارمغان بیاورد
- بنا
- اما
- by
- CAN
- حمل
- نزدیک
- CO
- COM
- ترکیب
- می آید
- مردم عادی
- مقایسه
- انجام
- انجام
- گفتگو
- اصلاح
- هزینه
- هزینه
- میتوانست
- مقابله با
- خالق
- اعتبار
- منتقدان
- جاری
- در حال حاضر
- توصیف
- تشخیص
- توسعه
- مشکل
- کاهش می یابد
- do
- نمی کند
- دلار
- دامنه
- تسلط داشتن
- تحت سلطه
- آیا
- ساده
- اثرات
- به طور کامل
- تجهیزات
- اروپایی
- حتی
- تا کنون
- مثال
- تجربه
- آزمایش
- خیلی
- واقعیت
- بسیار
- احساس
- رشته
- پیدا کردن
- نام خانوادگی
- شناور
- برای
- استحکام
- نیروهای
- به جلو
- از جانب
- کاملا
- سوالات عمومی
- مولد
- دریافت کنید
- دادن
- Go
- هدف
- رفتن
- گرانشی
- جاذبه زمین
- بود
- نیم
- دست
- رخ دادن
- اتفاق می افتد
- سخت
- سخت تر
- آیا
- کمک
- زیاد
- سوراخ
- چگونه
- چگونه
- اما
- HTTPS
- بزرگ
- if
- مهم
- in
- از جمله
- موسسه
- به
- گرفتار
- شامل
- جدا شده
- IT
- ایتالیا
- تنها
- نگاه داشتن
- انواع
- دانستن
- بزرگ
- بزرگترین
- آخرین
- پرش
- مجوز
- سبک
- پسندیدن
- محدودیت
- دستگاه
- میدان مغناطیسی
- آهن ربا
- اصلی
- ساخت
- ساخت
- بسیاری
- توده
- توده
- عظیم
- ممکن است..
- اندازه
- اندازه گیری
- مکانیک
- روش
- قدرت
- مدرن
- بیش
- بسیار
- راز
- طبیعت
- نیاز
- ضروری
- هلند
- جدید
- نیوتن
- بعد
- NIH
- یادداشت برداری
- هستهای
- عدد
- اشیاء
- of
- on
- ONE
- آنهایی که
- or
- دیگر
- خارج
- روی
- با ما
- ویژه
- گذشته
- مسیر
- انجام
- انجام
- فیزیک
- قطعات
- محل
- سیاره
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- لطفا
- نقطه
- نقطه مشاهده
- امکان
- ممکن
- پتانسیل
- بالقوه
- پیش بینی
- آماده شده
- در حال حاضر
- جلوگیری از
- پیشرفت
- امید بخش
- طرح پیشنهادی
- ثابت كردن
- فشار
- هل دادن
- کوانتومی
- مکانیک کوانتومی
- کاملا
- رادیکال
- رسیدن به
- خواندن
- واقعا
- قلمرو
- اخیر
- تازه
- نسبتا
- نسبیت
- برداشتن
- حذف می کند
- نیاز
- محققان
- تصمیم
- پاسخ
- مسئوليت
- نتیجه
- انقلاب
- راست
- s
- گفتن
- می گوید:
- مقیاس
- مقیاس ها
- علم
- دوم
- اسرار
- دیدن
- به نظر می رسد
- به نظر می رسید
- می فرستد
- حس
- تنظیم
- باید
- وضعیت
- شرایط
- اندازه
- کوچک
- کوچکتر
- So
- برخی از
- ساوتهمپتون
- فضا
- فضا و زمان
- استاندارد
- ستاره
- گام
- هنوز
- ساده
- استحکام
- قوی
- موفق
- چنین
- نشان می دهد
- نوسان
- جدول
- TAG
- فنی
- آزمون
- آزمایش
- تست
- نسبت به
- که
- La
- هلند
- انگلستان
- آنها
- سپس
- نظری
- نظریه
- آنجا.
- اینها
- آنها
- چیز
- اشیاء
- این
- بدین ترتیب
- زمان
- به
- با هم
- نسبت به
- به دام افتاده
- درست
- تلاش
- دو
- Uk
- زیر
- فهمیدن
- واحد
- دانشگاه
- us
- با استفاده از
- بسیار
- از طريق
- چشم انداز
- می خواهم
- بود
- مسیر..
- راه
- we
- ضعیف
- ضعیف تر
- هفته
- وزن
- چی
- چه زمانی
- که
- چرا
- اراده
- با
- مهاجرت کاری
- با این نسخهها کار
- جهان
- با ارزش
- خواهد بود
- هنوز
- زفیرنت
- بزرگنمایی