Pred dobrim tednom so evropski fiziki razglasitve izmerili so moč gravitacije na najmanjšem merilu doslej.
V pametnem namiznem poskusu so raziskovalci na Univerzi Leiden na Nizozemskem, Univerzi Southampton v Združenem kraljestvu in Inštitutu za fotoniko in nanotehnologije v Italiji izmerili silo okoli 30 attonewtonov na delec z malo manj kot pol miligrama mase. Attonnewton je milijarda milijarde newtona, standardne enote za silo.
Raziskovalci pravijo, delo bi lahko "odklenilo več skrivnosti o samem tkivu vesolja" in je lahko pomemben korak k naslednji veliki revoluciji v fiziki.
Ampak zakaj je tako? Ne gre le za rezultat: gre za metodo in to, kar pravi o poti naprej, za vejo kritikov znanosti pravi, da je morda ujeto v zanki naraščajoči stroški in vse manjši donosi.
Gravity
Z vidika fizikov je gravitacija izjemno šibka sila. To se morda zdi nenavadno. Ne počutite se šibko, ko poskušate zjutraj vstati iz postelje!
Kljub temu v primerjavi z drugimi silami, ki jih poznamo – kot je elektromagnetna sila, ki je odgovorna za povezovanje atomov skupaj in za ustvarjanje svetlobe, ter močna jedrska sila, ki veže jedra atomov – gravitacija izvaja sorazmerno šibko privlačnost med predmeti.
In na manjših lestvicah so učinki gravitacije vedno šibkejši.
Enostavno je opaziti učinke gravitacije za predmete velikosti zvezde ali planeta, veliko težje pa je zaznati gravitacijske učinke za majhne, lahke predmete.
Potreba po preizkusu gravitacije
Kljub težavam si fiziki resnično želijo preizkusiti gravitacijo na majhnih lestvicah. To je zato, ker bi lahko pomagalo razrešiti stoletno skrivnost v trenutni fiziki.
V fiziki prevladujeta dve izjemno uspešni teoriji.
Prva je splošna teorija relativnosti, ki opisuje gravitacijo in prostor-čas v velikih merilih. Druga je kvantna mehanika, ki je teorija delcev in polj – osnovnih gradnikov snovi – v majhnih merilih.
Ti dve teoriji sta si na nek način protislovni in fiziki ne razumejo, kaj se zgodi v situacijah, kjer bi veljali obe. Eden od ciljev sodobne fizike je združiti splošno teorijo relativnosti in kvantno mehaniko v teorijo »kvantne gravitacije«.
En primer situacije, ko je potrebna kvantna gravitacija, je popolno razumevanje črnih lukenj. Te predvideva splošna teorija relativnosti – in opazili smo ogromne v vesolju – vendar se lahko majhne črne luknje pojavijo tudi na kvantnem merilu.
Trenutno pa ne vemo, kako združiti splošno teorijo relativnosti in kvantno mehaniko, da bi pojasnili, kako gravitacija in s tem črne luknje delujejo v kvantnem svetu.
Nove teorije in novi podatki
Razvitih je bilo več pristopov k potencialni teoriji kvantne gravitacije, vključno z teorija strun, zančna kvantna gravitacijain teorija vzročnih množic.
Vendar so ti pristopi povsem teoretični. Trenutno nimamo nobenega načina, da bi jih preizkusili s poskusi.
Da bi empirično preizkusili te teorije, bi potrebovali način za merjenje gravitacije na zelo majhnih lestvicah, kjer prevladujejo kvantni učinki.
Do nedavnega je bilo izvajanje tovrstnih testov nedosegljivo. Zdelo se je, da bomo potrebovali zelo velike kose opreme: celo večje od največjega pospeševalnika delcev na svetu, velikega hadronskega trkalnika, ki pošilja visokoenergijske delce, ki krožijo okoli 27-kilometrske zanke, preden jih zdrobijo skupaj.
Namizni poskusi
Zato je nedavna meritev gravitacije v majhnem obsegu tako pomembna.
Poskus, ki sta ga skupaj izvedla Nizozemska in Združeno kraljestvo, je »namizni« poskus. Ni zahteval ogromnih strojev.
Poskus deluje tako, da delec lebdi v magnetnem polju in nato mimo njega zaniha z utežjo, da vidi, kako se "miga" v odgovor.
To je podobno načinu, kako se en planet "miga", ko zaniha mimo drugega.
Z levitacijo delca z magneti ga je mogoče izolirati od številnih vplivov, zaradi katerih je zaznavanje šibkih gravitacijskih vplivov tako težko.
Lepota namiznih poskusov, kot je ta, je, da ne stanejo milijard dolarjev, kar odpravlja eno glavnih ovir za izvajanje gravitacijskih poskusov v majhnem obsegu in potencialno za napredek v fiziki. (Najnovejši predlog za večjega naslednika velikega hadronskega trkalnika bi stane 17 milijard dolarjev.)
Delo, ki ga je treba opraviti
Namizni poskusi so zelo obetavni, vendar je treba še delati.
Nedavni poskus se približa kvantni domeni, vendar ne pride povsem tja. Vpletene mase in sile bodo morale biti še manjše, da bi ugotovili, kako deluje gravitacija v tem obsegu.
Prav tako moramo biti pripravljeni na možnost, da namiznih poskusov morda ne bo mogoče potisniti tako daleč.
Morda še vedno obstajajo nekatere tehnološke omejitve, ki nam preprečujejo izvajanje poskusov gravitacije na kvantnih lestvicah, kar nas potiska nazaj k gradnji večjih trkalnikov.
Nazaj k teorijam
Omeniti velja tudi, da so nekatere teorije kvantne gravitacije, ki bi jih lahko preizkusili z uporabo namiznih poskusov, zelo radikalne.
Nekatere teorije, kot je zančna kvantna gravitacija, kažejo prostor in čas lahko izgineta pri zelo majhnih merilih ali visokih energijah. Če je to res, morda ne bo mogoče izvajati poskusov na teh lestvicah.
Navsezadnje so poskusi, kot jih poznamo, stvari, ki se zgodijo na določenem mestu v določenem časovnem intervalu. Če so takšne teorije pravilne, bomo morda morali ponovno razmisliti o sami naravi eksperimentiranja, da ga bomo lahko razumeli v situacijah, kjer prostora in časa ni.
Po drugi strani pa že samo dejstvo, da lahko izvajamo preproste poskuse, ki vključujejo gravitacijo na majhnih lestvicah, morda nakazuje, da sta prostor in čas vendarle prisotna.
Kateri se bo izkazal za resničnega? Najboljši način, da to ugotovite, je, da nadaljujete z namiznimi poskusi in jih pospešite, kolikor je le mogoče.
Ta članek je ponovno objavljen Pogovor pod licenco Creative Commons. Preberi Originalni članek.
Kreditno slike: Garik Barseghyan / pixabay
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: 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/
- : je
- :ne
- :kje
- 30
- a
- O meni
- odsoten
- plin
- Račun
- čez
- aktov
- po
- Avgust
- vsi
- Prav tako
- an
- in
- Še ena
- kaj
- Uporabi
- pristopi
- SE
- pojavijo
- okoli
- članek
- AS
- At
- atrakcija
- nazaj
- ovire
- Osnovni
- BE
- Beauty
- ker
- bilo
- pred
- spodaj
- BEST
- med
- Big
- večji
- milijardah
- zavezujoče
- črna
- črne luknje
- Bloki
- tako
- Branch
- prinašajo
- Building
- vendar
- by
- CAN
- opravlja
- Zapri
- CO
- COM
- združujejo
- prihaja
- Commons
- v primerjavi z letom
- poteka
- vodenje
- Pogovor
- popravi
- strošek
- stroški
- bi
- Števec
- Creative
- kredit
- Kritiki
- Trenutna
- Trenutno
- opisuje
- odkrivanje
- razvili
- Težavnost
- zmanjšuje
- do
- Ne
- dolarjev
- domena
- Prevladujejo
- prevladujejo
- dont
- lahka
- Učinki
- popolnoma
- oprema
- Evropski
- Tudi
- VEDNO
- Primer
- poskus
- Poskusi
- izredno
- Dejstvo
- daleč
- občutek
- Polje
- Najdi
- prva
- plavajoči
- za
- moč
- sile
- Naprej
- iz
- v celoti
- splošno
- ustvarjajo
- dobili
- Daj
- Go
- Cilj
- dogaja
- gravitacijsko
- teža
- imel
- Pol
- strani
- se zgodi
- se zgodi
- Trdi
- težje
- Imajo
- pomoč
- visoka
- Luknje
- Kako
- Kako
- Vendar
- HTTPS
- velika
- if
- Pomembno
- in
- Vključno
- Inštitut
- v
- vključeni
- vključujejo
- izolirani
- IT
- Italija
- samo
- Imejte
- vrste
- Vedite
- velika
- Največji
- Zadnji
- Leap
- Licenca
- light
- kot
- Omejitev
- stroji
- Magnetno polje
- Magneti
- Glavne
- Znamka
- Izdelava
- več
- Masa
- mase
- ogromen
- Maj ..
- merjenje
- Merjenje
- mehanika
- Metoda
- morda
- sodobna
- več
- veliko
- Mystery
- Narava
- Nimate
- potrebna
- Nizozemska
- Novo
- Newton
- Naslednja
- NIH
- Opažam
- jedrske
- Številka
- predmeti
- of
- on
- ONE
- tiste
- or
- Ostalo
- ven
- več
- Stran
- zlasti
- preteklosti
- pot
- Izvedite
- izvajati
- Fizika
- kosov
- Kraj
- planet
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- prosim
- Točka
- Pogled na točko
- možnost
- mogoče
- potencial
- potencialno
- napovedano
- pripravljeni
- predstaviti
- preprečuje
- Napredek
- obetaven
- snubitev
- Dokaži
- Push
- Potiskanje
- Kvantna
- Kvantna mehanika
- precej
- radikalno
- dosežejo
- Preberi
- res
- kraljestvo
- nedavno
- Pred kratkim
- relativno
- relativnost
- odstrani
- odstrani
- zahteva
- raziskovalci
- reševanje
- Odgovor
- odgovorna
- povzroči
- Revolucija
- Pravica
- s
- pravijo,
- pravi
- Lestvica
- luske
- Znanost
- drugi
- skrivnosti
- glej
- zdi se
- zdelo
- pošlje
- Občutek
- nastavite
- shouldnt
- Razmere
- situacije
- Velikosti
- majhna
- manj
- So
- nekaj
- Southampton
- Vesolje
- Prostor in čas
- standardna
- zvezda
- Korak
- Še vedno
- naravnost
- moč
- močna
- uspešno
- taka
- predlagajte
- Gugalnice
- miza
- TAG
- tehnološki
- Test
- Testiran
- testi
- kot
- da
- O
- Nizozemska
- UK
- Njih
- POTEM
- Teoretični
- Teorija
- Tukaj.
- te
- jih
- stvar
- stvari
- ta
- Tako
- čas
- do
- skupaj
- proti
- ujet
- Res
- poskuša
- dva
- Uk
- pod
- razumeli
- Enota
- univerza
- us
- uporabo
- zelo
- preko
- Poglej
- želeli
- je
- način..
- načini
- we
- šibko
- šibkejši
- teden
- teža
- Kaj
- kdaj
- ki
- zakaj
- bo
- z
- delo
- deluje
- svetu
- vredno
- bi
- še
- zefirnet
- povečavo