Категории: Новости

Физики нашли способ измерить гравитацию в квантовом масштабе

Воздействуя на крошечную частицу, парящую в магнитной ловушке, физики только что измерили самое маленькое гравитационное притяжение, когда-либо зарегистрированное.

Частица весила всего 0,43 миллиграмма. А сила гравитационной силы измерялась аттоньютонами (10-18 ньютонов). Это достаточно мало, чтобы оказаться на грани квантовой реальности, что дает возможность наконец выяснить, как взаимодействуют классическая физика и квантовая механика.

«В течение столетия ученые пытались, но не смогли понять, как гравитация и квантовая механика работают вместе», — говорит физик Тим Фукс из Лейденского университета и Саутгемптонского университета, который руководил исследованием.

«Теперь мы успешно измерили гравитационные сигналы при самой маленькой из когда-либо зарегистрированных масс, это означает, что мы на один шаг ближе к окончательному пониманию того, как это работает в тандеме».

Проблему квантовой гравитации, пожалуй, лучше всего можно охарактеризовать как неразрешимую, по крайней мере, на данный момент. Это связано с нашими концепциями объяснения Вселенной.

Классическая физика, то есть гравитация, объясняет, как все работает в большинстве масштабов. Однако когда вы достигаете совсем крошечных размеров, вплоть до атомных и субатомных масштабов, гравитация просто не может объяснить то, что мы видим.

Для этого физики используют квантовую механику, и это здорово. Но так же, как классическая физика не может быть применена к квантовым масштабам, квантовая механика не работает для классических масштабов. И все же каким-то образом Вселенная работает. Это заставляет ученых полагать, что решение между двумя концепциями еще предстоит найти.

Один потенциальный способ исследовать проблему — исследовать гравитацию на очень, очень крошечных масштабах. Однако это сложнее, чем может показаться: гравитация присутствует повсюду во Вселенной, и выявить сигнал квантового масштаба в среде земной гравитации — непростая задача.

Чтобы обойти эту дилемму, Фукс и его команда использовала нечто, называемое сверхпроводящей магнитной ловушкой. Небольшая ловушка из тантала охлаждается до критической температуры 4,48 Кельвина (-268,67 Цельсия или -451,6 Фаренгейта).

В камере частица левитирует. Он состоит из трех кубиков неодимового магнита диаметром 0,25 мм и одной стеклянной сферы диаметром 0,25 мм, склеенных вместе, чтобы создать одну частицу массой около 0,43 миллиграмма.

Аппарат подвешивается на пружинах в системе массовых пружин для защиты экспериментируйте с внешними вибрациями, а криостат размещают на пневматических демпферах для ограничения вибраций от здания.

Наконец, для создания гравитационного градиента позиционируется колесо с электроприводом и набором из трех латунных масс по 2,45 килограмма. . Это оказало на частицу измеримое воздействие – гравитационная сила составила всего 30 аттоньютон.

Это наименьший масштаб, в котором физики измеряли гравитацию: он побил рекорд, установленный всего три года назад с двумя золотыми сферами по 90 миллиграммов. .

И это, по словам исследователей, лишь первый шаг. Теперь, когда они продемонстрировали эффективность своего эксперимента, они стремятся продвинуть его еще дальше.

С этого момента мы начнем уменьшать масштаб источника, используя эту технику, пока не достигнем квантового мира с обеих сторон. «, — говорит Фукс. «Поняв квантовую гравитацию, мы могли бы разгадать некоторые загадки нашей Вселенной – например, как она возникла, что происходит внутри черных дыр или объединить все силы в одну большую теорию».

Такое всегда будет. еще многое предстоит сделать, но теперь начинает казаться, что ответы находятся всего лишь в квантовом скачке.

Исследование команды было опубликовано в журнале Science Advances.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Новое открытие Quark раскрывает критический подсказку о рождении вселенной

Пара верхних кварков была обнаружена в детрите, распыляющемся из-за столкновения двух атомов свинца. Обнаружение укрепляет…

05.04.2025

Первая партия амазонки спутников Kuiper, которая будет запущена на следующей неделе

Amazon готовится запустить свою первую полную партию спутников Project Kuiper на следующей неделе, отмечая решающую…

05.04.2025

Квантовый компьютер генерирует действительно случайное число в научном первом

Квантовая машина использовала запутанные кубиты для создания числа, сертифицированного как по-настоящему случайное впервые, демонстрируя удобную…

04.04.2025

Материя против антиметра: открытие LHC может объяснить, как вселенная избежала облитерации

материя и антивещество должны были полностью уничтожить друг друга назад, оставив вселенную очень пустое место.…

04.04.2025

Чрезвычайно странный рок, найденный на Марсе, выглядит как ничто другое вокруг него

Еще раз, Марс подарил нам пример чего -то, что, кажется, в изобилии: чрезвычайно необычные и…

04.04.2025

Загадочная история черной дыры была расширена учеными

Одним из распространенных заблуждений о черных дырах является то, что они поглощают не только значение,…

04.04.2025