دانشمندان با استفاده از یک رویکرد نوآورانه، نیروی گرانشی ظریفی را که بر روی یک ذره کوچک اثر می‌کند، شناسایی کرده‌اند.
به گزارش ایسنا، دانشمندان در تلاش خود برای کشف نیروهای اسرارآمیز کیهان با استفاده از آهنرباهای معلق برای درک گرانش کوانتومی به پیشرفتی دست یافته اند.
فیزیکدانان دانشگاه ساوتهمپتون با موفقیت یک نیروی گرانشی ظریف اعمال شده توسط یک ذره کوچک را با استفاده از روشی نوآورانه شناسایی کردند.
این یافته نه تنها نشان دهنده پیشرفت در درک گرانش در مقیاس میکروسکوپی است، بلکه این پتانسیل را دارد که نظریه گرانش کوانتومی را نیز آشکار کند.
برای نزدیک به یک قرن، فیزیکدانان تلاش کردند، بدون موفقیت، تعامل پیچیده بین گرانش و مکانیک کوانتومی را درک کنند.
حتی بزرگترین ذهن ها، از اسحاق نیوتن تا آلبرت انیشتین، با ماهیت گریزان گرانش کوانتومی مبارزه کرده اند. انیشتین در نظریه نسبیت عام خود اظهار داشت که “هیچ آزمایش واقع بینانه ای وجود ندارد که بتواند نسخه کوانتومی گرانش را نشان دهد.”
با این حال، سرانجام دانشمندان راهی برای اندازه گیری آن کشف کردند. آنها با همکاری محققان اروپایی یک سری آزمایش با آهنرباهای معلق انجام دادند که آنها را به درک این پدیده گیج کننده نزدیک کرد.
با استفاده از آهنربای معلق آزمایش کنید
به نظر می رسد یک آهنربا با معلق ماندن در هوا در برابر جاذبه مقاومت می کند. دانشمندان از این آهنربای ویژه برای تعیین تأثیر گرانش بر ذرات ریز استفاده کردند.
راه اندازی آزمایش شامل دستگاه های ابررسانا معروف به تله ها، میدان های مغناطیسی، آشکارسازهای دقیق و تکنیک های پیشرفته جداسازی ارتعاش بود.
در مجموع، این آزمایش اندازه گیری نیروی گرانشی ظریف 30 تنی (30aN) اعمال شده بر ذره کوچکی با وزن 0.43 میلی گرم را تسهیل کرد.
این امر با معلق کردن ذره در دمای بسیار سرد (حدود یک صدم درجه بالای صفر مطلق) که حدود 273- درجه سانتیگراد است به دست آمد.
ترکیبی از شناور شدن و شرایط آزمایشی دقیق به دانشمندان این امکان را داد که این نیروی گرانشی ضعیف را در سطح ناچیزی ببینند و اندازه‌گیری کنند.
تیم فوکس، نویسنده اصلی این مطالعه از دانشگاه ساوتهمپتون گفت: ما سیگنال‌های گرانشی را با کمترین جرم ثبت‌شده با موفقیت اندازه‌گیری کرده‌ایم.
وی افزود: اکنون با استفاده از این روش شروع به کاهش منبع می کنیم تا به دنیای کوانتومی در دو طرف برسیم.
فوکس در بیانیه مطبوعاتی می‌افزاید: «با درک گرانش کوانتومی، می‌توانیم برخی از اسرار جهانمان را حل کنیم، مانند اینکه چگونه آغاز شد، چه اتفاقی در داخل سیاه‌چاله‌ها می‌افتد، یا همه نیروها را در یک نظریه بزرگ متحد کنیم.»
این تیم امیدوار است که آزمایش های بیشتری از این دست انجام دهد.
دانشمندان مدت‌هاست که برای درک قلمرو کوانتومی، جایی که ذرات و نیروها متفاوت از دنیای ماکروسکوپی برهم کنش می‌کنند، تلاش کرده‌اند، و اکنون این مطالعه گزینه‌های جدیدی را ارائه می‌کند. به همین دلیل، این تیم قصد دارد مطالعات بیشتری را روی ذرات و نیروها انجام دهد.
هندریک اولبریخت، استاد فیزیک در دانشگاه ساوتهمپتون می‌گوید: «ما در حال جابجایی مرزهای علم هستیم که می‌تواند منجر به اکتشافات جدیدی در مورد گرانش و جهان کوانتومی شود. روش جدید ما که از دماها و دستگاه‌های بسیار سرد برای جداسازی ارتعاش ذره استفاده می‌کند، احتمالاً راه‌هایی را برای اندازه‌گیری گرانش کوانتومی نشان خواهد داد.
اولبریخت افزود: باز کردن این اسرار به ما کمک می کند تا اسرار بیشتری در مورد ساختار جهان کشف کنیم، از کوچکترین ذرات تا بزرگترین ساختارهای کیهانی.
این تحقیق با همکاری کارشناسان دانشگاه لیدن (هلند) و موسسه فوتونیک و نانوتکنولوژی ایتالیا انجام شد و یافته‌های آنها در مجله Science Advances منتشر شد.
انتهای پیام
