Odkrywanie grawitacji kwantowej – Naukowcy rozszyfrowują kosmiczny kod, który zaintrygował Einsteina

Fizycy z powodzeniem zmierzyli grawitację w świecie kwantowym, odkrywając słabe przyciąganie grawitacyjne na małą cząstkę za pomocą nowej techniki wykorzystującej zawieszone magnesy, przybliżając naukowców do rozwiązania tajemnic wszechświata.

Naukowcy są o krok bliżej odkrycia tajemniczych sił wszechświata po tym, jak odkryli, jak mierzyć grawitację na poziomie mikroskopowym.

Eksperci nigdy w pełni nie zrozumieli, jak siła odkryta przez Izaaka Newtona działa w maleńkiej sferze kwantowej.

Nawet Einstein był zaintrygowany grawitacją kwantową i w swojej ogólnej teorii względności stwierdził, że żaden realistyczny eksperyment nie jest w stanie wykazać kwantowej wersji grawitacji.

Przełom w grawitacji kwantowej

Jednak fizykom z Uniwersytetu w Southampton, współpracującym z naukowcami z Europy, udało się wykryć słabą siłę przyciągania na małej cząstce przy użyciu nowej techniki.

Twierdzą, że może to utorować drogę do odkrycia nieuchwytnej teorii grawitacji kwantowej.

Doświadczenie opublikowane w Postęp nauki magazyn wykorzystał magnesy o dużej mocy do wykrycia grawitacji na mikroskopijnych cząsteczkach – wystarczająco małych, aby stanowić wyzwanie dla sfery kwantowej.

Artystyczna wizja eksperymentu kwantowego. Źródło: Uniwersytet w Southampton

Pionierskie badania nad grawitacją

Główny autor Tim Fox z Uniwersytetu w Southampton twierdzi, że odkrycie może pomóc ekspertom w odnalezieniu brakującego elementu układanki w naszym obrazie rzeczywistości.

Dodał: „Przez stulecie naukowcy bezskutecznie próbowali zrozumieć, w jaki sposób grawitacja i mechanika kwantowa współdziałają.

„Udało nam się teraz zmierzyć sygnały grawitacyjne przy najmniejszej kiedykolwiek zarejestrowanej masie, co oznacza, że ​​jesteśmy o krok bliżej zrozumienia, jak grawitacja działa w tandemie.

„Odtąd zaczniemy zmniejszać rozmiar źródła za pomocą tej techniki, aż dotrzemy do świata kwantowego po obu stronach.

„Rozumiejąc grawitację kwantową, możemy rozwiązać niektóre tajemnice naszego wszechświata – na przykład jego początek, co dzieje się wewnątrz czarnych dziur czy połączenie wszystkich sił w jedną wielką teorię”.

Nauka wciąż nie w pełni zrozumiała zasady świata kwantowego, ale uważa się, że cząstki i siły na poziomie mikroskopowym oddziałują inaczej niż z obiektami o normalnej wielkości.

Naukowcy z Southampton przeprowadzili eksperyment wraz z naukowcami z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii oraz Instytutu Fotoniki i Nanotechnologii we Włoszech, finansowanego z unijnego grantu Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).

W badaniu wykorzystano wyrafinowaną konfigurację obejmującą urządzenia nadprzewodzące, zwane pułapkami, z polami magnetycznymi, czułymi detektorami i zaawansowaną izolacją wibracji.

Na cząstce o masie zaledwie 0,43 mg zmierzono niewielką siłę ciągnącą, wynoszącą zaledwie 30 amperów, utrzymując ją w temperaturze zamarzania do jednej setnej stopnia powyżej. Zero absolutne – Około -273 stopni Celsjusz.

Poszerzanie horyzontów badań kwantowych

Profesor fizyki Hendrik Ulbricht, również z Uniwersytetu w Southampton, powiedział, że wyniki otwierają drzwi do przyszłych eksperymentów między mniejszymi obiektami i siłami.

Dodał: „Przesuwamy granice nauki, które mogą prowadzić do nowych odkryć na temat grawitacji i świata kwantowego.

„Nasza nowa technologia, która wykorzystuje temperatury kriogeniczne i urządzenia do izolowania wibracji cząstek, prawdopodobnie okaże się przyszłością w pomiarach grawitacji kwantowej.

„Rozwikłanie tych tajemnic pomoże nam odkryć więcej tajemnic dotyczących struktury wszechświata, od najmniejszych cząstek po największe kosmiczne struktury”.

Odniesienie: „Pomiar grawitacji przy podniesionych masach w miligramach” autorstwa Tima M. Foxa i Dennisa J. Uitenbroek, Jimmy Plug, Noud van Halteren, Jean-Paul van Soest, Andrea Venanti, Hendrik Ulbricht i Tjerk H. Osterkamp, ​​23 lutego 2024, Postęp nauki.
doi: 10.1126/sciadv.adk2949