Cu puțin peste o săptămână în urmă, fizicienii europeni a anunțat măsuraseră puterea gravitației pe cea mai mică scară de până acum.
Într-un experiment inteligent de masă, cercetătorii de la Universitatea Leiden din Țările de Jos, de la Universitatea din Southampton din Marea Britanie și de la Institutul pentru Fotonică și Nanotehnologii din Italia au măsurat o forță de aproximativ 30 de attonewtoni pe o particulă cu puțin sub jumătate de miligram de masă. Un attonewton este o miliardime dintr-o miliardime dintr-un newton, unitatea standard de forță.
Cercetatorii Spune lucrarea ar putea „dezvălui mai multe secrete despre țesătura universului” și ar putea fi un pas important către următoarea mare revoluție în fizică.
Dar de ce este asta? Nu este doar rezultatul: este metoda și ceea ce spune despre o cale de urmat pentru o ramură a criticilor științifici despre care spun că ar putea fi prins într-o buclă de costuri în creștere și profituri în scădere.
Gravitate
Din punctul de vedere al unui fizician, gravitația este o forță extrem de slabă. Acest lucru poate părea un lucru ciudat de spus. Nu se simte slab când încerci să te dai jos din pat dimineața!
Totuși, în comparație cu celelalte forțe pe care le cunoaștem - cum ar fi forța electromagnetică care este responsabilă pentru legarea atomilor împreună și pentru generarea luminii și forța nucleară puternică care leagă nucleele atomilor - gravitația exercită o atracție relativ slabă între obiecte.
Și la scară mai mică, efectele gravitației devin din ce în ce mai slabe.
Este ușor să vezi efectele gravitației pentru obiecte de dimensiunea unei stele sau a unei planete, dar este mult mai greu să detectezi efectele gravitaționale pentru obiectele mici și ușoare.
Nevoia de a testa gravitația
În ciuda dificultății, fizicienii doresc cu adevărat să testeze gravitația la scară mică. Acest lucru se datorează faptului că ar putea ajuta la rezolvarea unui mister vechi de un secol în fizica actuală.
Fizica este dominată de două teorii extrem de reuşite.
Prima este relativitatea generală, care descrie gravitația și spațiu-timpul la scară mare. Al doilea este mecanica cuantică, care este o teorie a particulelor și a câmpurilor - blocurile de bază ale materiei - la scară mică.
Aceste două teorii sunt în anumite privințe contradictorii, iar fizicienii nu înțeleg ce se întâmplă în situațiile în care ambele ar trebui să se aplice. Unul dintre obiectivele fizicii moderne este de a combina relativitatea generală și mecanica cuantică într-o teorie a „gravitației cuantice”.
Un exemplu de situație în care este necesară gravitația cuantică este înțelegerea completă a găurilor negre. Acestea sunt prezise de relativitatea generală – și am observat unele uriașe în spațiu – dar mici găuri negre pot apărea și la scară cuantică.
În prezent, însă, nu știm cum să aducem împreună relativitatea generală și mecanica cuantică pentru a da o explicație despre modul în care gravitația și, prin urmare, găurile negre, funcționează în domeniul cuantic.
Noi teorii și date noi
Au fost dezvoltate o serie de abordări ale unei potențiale teorii a gravitației cuantice, inclusiv teoria corzilor, gravitație cuantică în buclă, și teoria mulţimilor cauzale.
Cu toate acestea, aceste abordări sunt în întregime teoretice. În prezent, nu avem nicio modalitate de a le testa prin experimente.
Pentru a testa empiric aceste teorii, am avea nevoie de o modalitate de a măsura gravitația la scari foarte mici, unde domină efectele cuantice.
Până de curând, efectuarea unor astfel de teste nu era la îndemână. Se părea că vom avea nevoie de echipamente foarte mari: chiar mai mari decât cel mai mare accelerator de particule din lume, Large Hadron Collider, care trimite particule de mare energie în jurul unei bucle de 27 de kilometri înainte de a le zdrobi împreună.
Experimente de masă
Acesta este motivul pentru care măsurarea recentă la scară mică a gravitației este atât de importantă.
Experimentul desfășurat în comun între Țările de Jos și Marea Britanie este un experiment „de masă”. Nu a necesitat utilaje masive.
Experimentul funcționează prin plutirea unei particule într-un câmp magnetic și apoi balansând o greutate pe lângă ea pentru a vedea cum se „mișcă” ca răspuns.
Acest lucru este analog cu modul în care o planetă „se mișcă” atunci când trece pe lângă alta.
Prin levitarea particulei cu magneți, aceasta poate fi izolată de multe dintre influențele care fac atât de dificilă detectarea influențelor gravitaționale slabe.
Frumusețea experimentelor pe masă ca acesta este că nu costă miliarde de dolari, ceea ce elimină una dintre principalele bariere în calea experimentelor gravitaționale la scară mică și, potențial, în progresul în fizică. (Cea mai recentă propunere pentru un succesor mai mare al Large Hadron Collider ar fi a costat 17 de miliarde de dolari.)
Treaba de facut
Experimentele pe masă sunt foarte promițătoare, dar mai este de lucru.
Experimentul recent se apropie de domeniul cuantic, dar nu ajunge acolo. Masele și forțele implicate vor trebui să fie și mai mici pentru a afla cum acționează gravitația la această scară.
De asemenea, trebuie să fim pregătiți pentru posibilitatea ca experimentele de masă să nu fie posibile atât de departe.
S-ar putea să existe încă o limită tehnologică care ne împiedică să efectuăm experimente gravitaționale la scară cuantică, împingându-ne înapoi spre construirea de coliziune mai mari.
Înapoi la teorii
De asemenea, merită remarcat că unele dintre teoriile gravitației cuantice care ar putea fi testate folosind experimente de masă sunt foarte radicale.
Unele teorii, cum ar fi gravitația cuantică în buclă, sugerează spaţiul şi timpul pot dispărea la scari foarte mici sau energii mari. Dacă este corect, este posibil să nu fie posibil să se efectueze experimente la aceste scări.
La urma urmei, experimentele așa cum le cunoaștem sunt genul de lucruri care se întâmplă într-un anumit loc, într-un anumit interval de timp. Dacă astfel de teorii sunt corecte, ar putea fi nevoie să regândim însăși natura experimentării, astfel încât să putem înțelege ea în situațiile în care spațiul și timpul sunt absente.
Pe de altă parte, chiar faptul că putem efectua experimente simple care implică gravitația la scară mică poate sugera că spațiul și timpul sunt prezente până la urmă.
Care se va dovedi adevărat? Cel mai bun mod de a afla este să continuați cu experimentele de pe masă și să le împingeți cât de departe pot.
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
Credit imagine: Garik Barseghyan / Pixabay
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: 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/
- :este
- :nu
- :Unde
- 30
- a
- Despre Noi
- absent
- accelerator
- Cont
- peste
- Acte
- După
- în urmă
- TOATE
- de asemenea
- an
- și
- O alta
- Orice
- Aplică
- abordari
- SUNT
- apărea
- în jurul
- articol
- AS
- At
- atracţie
- înapoi
- bariere
- de bază
- BE
- Frumuseţe
- deoarece
- fost
- înainte
- de mai jos
- CEL MAI BUN
- între
- Mare
- mai mare
- miliarde
- legare
- Negru
- găuri negre
- Blocuri
- atât
- Branch firma
- aduce
- Clădire
- dar
- by
- CAN
- transporta
- Închide
- CO
- COM
- combina
- vine
- Commons
- comparație
- efectuat
- efectuarea
- Conversație
- corecta
- A costat
- Cheltuieli
- ar putea
- Contracara
- Creator
- credit
- criticii
- Curent
- În prezent
- descrie
- detecta
- dezvoltat
- Dificultate
- diminuarea
- do
- Nu
- de dolari
- domeniu
- Domina
- dominată
- Dont
- uşor
- efecte
- în întregime
- echipament
- european
- Chiar
- EVER
- exemplu
- experiment
- experimente
- extrem
- fapt
- departe
- simţi
- camp
- Găsi
- First
- plutitor
- Pentru
- Forţarea
- Forțele
- Înainte
- din
- complet
- General
- generator
- obține
- Da
- Go
- scop
- merge
- gravitaționale
- gravitate
- HAD
- Jumătate
- mână
- întâmpla
- se întâmplă
- Greu
- Mai tare
- Avea
- ajutor
- Înalt
- găuri
- Cum
- Cum Pentru a
- Totuși
- HTTPS
- mare
- if
- important
- in
- Inclusiv
- Institut
- în
- implicat
- implicând
- izolat
- IT
- Italia
- doar
- A pastra
- tipurile
- Cunoaște
- mare
- cea mai mare
- Ultimele
- Salt
- Licență
- ușoară
- ca
- limitare
- mașini
- Camp magnetic
- Magneţi
- Principal
- face
- Efectuarea
- multe
- Masa
- mase
- masiv
- Mai..
- măsura
- măsurare
- mecanică
- metodă
- ar putea
- Modern
- mai mult
- mult
- Mister
- Natură
- Nevoie
- necesar
- Olanda
- Nou
- Newton
- următor
- NIH
- observând
- nuclear
- număr
- obiecte
- of
- on
- ONE
- cele
- or
- Altele
- afară
- peste
- pagină
- special
- trecut
- cale
- Efectua
- efectuarea
- Fizică
- piese
- Loc
- planetă
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- "vă rog"
- Punct
- Punct de vedere
- posibilitate
- posibil
- potenţial
- potenţial
- a prezis
- pregătit
- prezenta
- previne
- Progres
- promițător
- propunere
- Dovedi
- Împinge
- împingerea
- Cuantic
- Mecanica cuantică
- cu totul
- radical
- ajunge
- Citeste
- într-adevăr
- tărâm
- recent
- recent
- relativ
- relativitatea
- scoate
- Îndepărtează
- necesita
- cercetători
- rezolvă
- răspuns
- responsabil
- rezultat
- Revoluţie
- dreapta
- s
- Spune
- spune
- Scară
- cântare
- Ştiinţă
- Al doilea
- secrete
- vedea
- părea
- părea
- trimite
- sens
- set
- să
- situație
- situații
- Mărimea
- mic
- mai mici
- So
- unele
- Southampton
- Spaţiu
- Spațiu și Timp
- standard
- Stea
- Pas
- Încă
- simplu
- rezistenţă
- puternic
- de succes
- astfel de
- sugera
- leagăne
- tabel
- TAG
- tehnologic
- test
- testat
- teste
- decât
- acea
- Olanda
- Marea Britanie
- Lor
- apoi
- teoretic
- teorie
- Acolo.
- Acestea
- ei
- lucru
- lucruri
- acest
- Prin urmare
- timp
- la
- împreună
- spre
- prins
- adevărat
- încercat
- Două
- Uk
- în
- înţelege
- unitate
- universitate
- us
- folosind
- foarte
- de
- Vizualizare
- vrea
- a fost
- Cale..
- modalități de
- we
- slab
- mai slab
- săptămână
- greutate
- Ce
- cand
- care
- de ce
- voi
- cu
- Apartamente
- fabrică
- lume
- valoare
- ar
- încă
- zephyrnet
- zoom-ului