Raziskovalci so gravitacijo izmerili s predmetom 90 miligramov

Raziskovalci so gravitacijo izmerili s predmetom 90 miligramov
Slika dveh majhnih zlatih kroglic, vsaka na drugi palici.
v odlični formi / Eksperimentalna nastavitev.

Tobias Westfall / Univerza na Dunaju

Gravitacija se morda zdi ena najbolj znanih sil, vendar je pravzaprav med tistimi, ki jih podcenjujemo. Vemo, da je naš trenutni model gravitacije nezdružljiv s kvantno mehaniko. Ne uspe tudi pri dogodkih, ki smo jih poimenovali Temna snov in Temna energija. Na žalost je preučevanje gravitacije izjemno zahtevno, ker je najbolj oddaljena in najšibkejša sila. Da bi rešili to težavo pri odkrivanju gravitacijskih valov, moramo zgraditi dva ogromna observatorija, ki sta dovolj razpršena, da hrup, ki vpliva na enega, ne pade na drugega.

Gravitacijski valovi, ki smo jih zaznali, prihajajo iz težkih predmetov, kot so nevtronske zvezde in črne luknje. Zdaj so raziskovalci na Dunaju napovedali napredek pri odkrivanju gravitacijske sile, ki jo ustvarjajo majhni predmeti – v tem primeru nekaj več kot dva milimetra zlata in tehta manj kot desetino grama. Njegovo delo ponuja prvo merjenje gravitacije na teh lestvicah in raziskovalci so prepričani, da lahko gredo majhni.

Tako hrupno je

Obravnavano delo vključuje dokaj specifično orodje za tovrstne poskuse. Sestavljen je iz trdnega traku z zlato kroglico na obeh koncih. Palica je obešena na svoji središčni točki, kar ji omogoča prosto vrtenje okoli vodoravne ravnine. Na njegovo goriščno točko je postavljeno tudi ogledalo, ki se uporablja za odsev laserja.

Če maso približate eni od zlatih kroglic, bo povečala silo gravitacije, ki vleče žogo k njej. Zaradi vrtenja se bo ogledalo vrtelo z njim, kjer se bo odsevalo, ko se laser konča. To ustvarja izredno občutljivo mero gravitacijske privlačnosti, ki jo ustvarja masa. Ali pa bi, če na vse ne bi vplival okoljski hrup.

READ  NASA Mars Fortitude Rover: Kaj pričakovati na pristajalni dan

Seznam virov hrupa, ki jih morajo avtorji upoštevati. Za začetek raziskovalci domnevajo, da lahko gravitacijska sila, ki jo skušajo izmeriti, izvira iz osebe, ki hodi na razdalji 3 metre od poskusne naprave, ali dunajskega tramvaja, ki vozi 50 metrov od nje. Na koncu so ponoči na zimskih počitnicah eksperimentirali, da bi zmanjšali zapuščene vire gravitacijskih motenj z dodatnim učinkom lokalnega zmanjšanja potresnega hrupa.

Celoten poskus je bil izveden v vakuumu in našli so gumijaste noge, ki v vakuumu ostanejo mehke, da ublažijo konstrukcijo, ki drži viseči kovinski trak.

Preden so raziskovalci narisali vakuum na poskusu, so aparate preplavili z ioniziranim dušikom, da bi se znebili morebitnih zapuščenih nabojev. In za vsak slučaj med obe zlati kroglici postavijo Faradayev ščit, da prepreči kakršno koli elektrostatično privlačnost.

Čeprav je vse to obdržalo hrup v poskusu zelo nizek, tudi med dvema 90 miligramoma zlate krogle ni malo znakov privlačnosti. Zato so raziskovalci, namesto da bi samo merili most, polje premaknili po običajnem vzorcu in vzpostavili stabilno privlačnost prebivalstva. Frekvenca te resonance je bila izbrana zelo drugače od naravne resonance ponavljajočega se nihala.

Majhna sila

Obnašanje celotne postavitve spremlja video kamera, ki neprekinjeno nadzira položaj obeh zlatih polj. Med poskusom se njihovo ločevanje giblje od 2,5 milimetra do 5,8 milimetra. Raziskovalci na splošno ocenjujejo, da lahko njihov sistem pospeši že 2 x 10-1 1 Meter / sekundo2., Vendar bo to trajalo pol dneva spremljanja.

Na splošno je gravitacijska sila tukaj približno 9 x 10-14 Newton. Raziskovalci so svoje rezultate uporabili tudi za pridobivanje gravitacijskih konstant. Čeprav ga izčrpa zelo malo (9 odstotkov), je še vedno v negotovosti njihovih eksperimentalnih meritev.

READ  June 29, 2022 was the Earth's shortest day ever due to a slight 'wobble'

Rezultat je impresiven tehnološki dosežek. Toda raziskovalci verjamejo, da je 90 miligramov dejansko na težji strani izdelkov, ki jih je mogoče izmeriti na ta način. In ko se stvari razsvetlijo, obstaja nekaj dramatičnih stvari, ki bi jih lahko preizkusili.

Na primer, kot je navedeno zgoraj, je naša teorija gravitacije nezdružljiva s kvantno mehaniko. Toda uspelo nam je, da se vedno večji sistemi obnašajo kot kvantni predmeti. Če se nam zdijo te meritve dovolj občutljive, bo morda mogoče izmeriti gravitacijsko privlačnost predmeta, ki je prisoten v kvantni superpoziciji med dvema lokacijama. Z drugimi besedami, ni mogoče natančno ugotoviti, kje je, hkrati pa je sila teže odvisna od tega, kje je.

Drugi možni testi vključujejo nekatere različice teorije strun, spremenjeno Newtonovo dinamiko (MAND, hipotetična in nepriljubljena zamenjava za Temno snov) in nekaj razlag za temno energijo. Toda vse to bo v celoti delovalo na tej poskusni postavitvi, ki je veliko manjša od miligramske lestvice. Kot prvi korak bo torej pomembno, da bodo raziskovalci, ki stojijo za tem delom, navedli, da imajo vsaj nekaj obetavnega potenciala.

Narava, 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-03250-7 ()O DOI) Pripada.

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja

Read also x