Αποκαλύπτοντας την Κβαντική Βαρύτητα – Οι επιστήμονες σπάνε τον κοσμικό κώδικα που μπέρδεψε τον Αϊνστάιν

Οι φυσικοί μέτρησαν με επιτυχία τη βαρύτητα στον κβαντικό κόσμο, ανακαλύπτοντας την ασθενή βαρυτική έλξη σε ένα μικρό σωματίδιο χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική που χρησιμοποιεί αιωρούμενους μαγνήτες, φέρνοντας τους επιστήμονες πιο κοντά στην επίλυση των μυστηρίων του σύμπαντος.

Οι επιστήμονες βρίσκονται ένα βήμα πιο κοντά στην αποκάλυψη των μυστηριωδών δυνάμεων του σύμπαντος αφού ανακάλυψαν πώς να μετρήσουν τη βαρύτητα σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Οι ειδικοί δεν κατάλαβαν ποτέ πλήρως πώς λειτουργεί η δύναμη που ανακάλυψε ο Ισαάκ Νεύτων στο μικροσκοπικό κβαντικό βασίλειο.

Ακόμη και ο Αϊνστάιν μπερδεύτηκε με την κβαντική βαρύτητα και είπε στη θεωρία της γενικής σχετικότητας ότι κανένα ρεαλιστικό πείραμα δεν θα μπορούσε να δείξει μια κβαντική εκδοχή της βαρύτητας.

Μια σημαντική ανακάλυψη στην κβαντική βαρύτητα

Ωστόσο, φυσικοί στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον, σε συνεργασία με επιστήμονες στην Ευρώπη, κατάφεραν να ανιχνεύσουν μια ασθενή δύναμη έλξης σε ένα μικρό σωματίδιο χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική.

Ισχυρίζονται ότι αυτό θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την εύρεση της άπιαστης θεωρίας της κβαντικής βαρύτητας.

Εμπειρία που δημοσιεύτηκε στο Η πρόοδος της επιστήμης περιοδικό, χρησιμοποίησε μαγνήτες υψηλής ισχύος για να ανιχνεύσει τη βαρύτητα σε μικροσκοπικά σωματίδια — αρκετά μικρά ώστε να προκαλούν το κβαντικό βασίλειο.

Η εντύπωση του καλλιτέχνη από το κβαντικό πείραμα. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον

Πρωτοποριακή έρευνα βαρύτητας

Ο επικεφαλής συγγραφέας Τιμ Φοξ, από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον, είπε ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ειδικούς να βρουν το κομμάτι του παζλ που λείπει στην εικόνα της πραγματικότητας.

Και πρόσθεσε: «Επί έναν αιώνα, οι επιστήμονες προσπάθησαν και απέτυχαν να καταλάβουν πώς συνεργάζονται η βαρύτητα και η κβαντική μηχανική.

«Έχουμε επιτύχει τώρα να μετρήσουμε βαρυτικά σήματα στη μικρότερη μάζα που έχει καταγραφεί ποτέ, πράγμα που σημαίνει ότι είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στο να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί παράλληλα η βαρύτητα.

«Από εδώ θα αρχίσουμε να μειώνουμε το μέγεθος της πηγής χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική μέχρι να φτάσουμε στον κβαντικό κόσμο και στις δύο πλευρές.

«Κατανοώντας την κβαντική βαρύτητα, μπορούμε να λύσουμε μερικά από τα μυστήρια του σύμπαντός μας – όπως πώς ξεκίνησε, τι συμβαίνει μέσα στις μαύρες τρύπες ή ενοποιώντας όλες τις δυνάμεις σε μια μεγάλη θεωρία».

Οι κανόνες του κβαντικού κόσμου δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητοί από την επιστήμη, αλλά τα σωματίδια και οι δυνάμεις σε μικροσκοπικό επίπεδο πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν διαφορετικά από ό,τι με αντικείμενα κανονικού μεγέθους.

Ακαδημαϊκοί από το Σαουθάμπτον διεξήγαγαν το πείραμα με επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν στην Ολλανδία και στο Ινστιτούτο Φωτονικής και Νανοτεχνολογίας στην Ιταλία, που χρηματοδοτήθηκε από μια επιχορήγηση του EU Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).

Η μελέτη τους χρησιμοποίησε μια εξελιγμένη διάταξη που περιλαμβάνει υπεραγώγιμες συσκευές, γνωστές ως παγίδες, με μαγνητικά πεδία, ευαίσθητους ανιχνευτές και προηγμένη απομόνωση κραδασμών.

Μια ασθενής δύναμη έλξης, μόλις 30 αμπέρ, μετρήθηκε σε ένα σωματίδιο τόσο μικρό όσο 0,43 mg κρατώντας το σε θερμοκρασίες κατάψυξης έως και το ένα εκατοστό του βαθμού παραπάνω. Απόλυτο μηδενικό – Περίπου -273 μοίρες Κελσίου.

Διεύρυνση των οριζόντων της κβαντικής έρευνας

Ο καθηγητής Φυσικής Hendrik Ulbricht, επίσης στο Πανεπιστήμιο του Southampton, είπε ότι τα αποτελέσματα ανοίγουν την πόρτα σε μελλοντικά πειράματα μεταξύ μικρότερων αντικειμένων και δυνάμεων.

Και πρόσθεσε: «Πιέζουμε τα όρια της επιστήμης που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες ανακαλύψεις σχετικά με τη βαρύτητα και τον κβαντικό κόσμο.

«Η νέα μας τεχνολογία που χρησιμοποιεί κρυογονικές θερμοκρασίες και συσκευές για την απομόνωση της δόνησης των σωματιδίων είναι πιθανό να αποδείξει τον δρόμο προς τα εμπρός για τη μέτρηση της κβαντικής βαρύτητας.

«Η αποκάλυψη αυτών των μυστηρίων θα μας βοηθήσει να αποκαλύψουμε περισσότερα μυστικά για το ύφασμα του σύμπαντος, από τα μικρότερα σωματίδια έως τις μεγαλύτερες κοσμικές δομές».

Αναφορά: «Μέτρηση της βαρύτητας με ανυψωμένες μάζες σε χιλιοστόγραμμα» από τον Tim M. Fox και Dennis J. Uitenbroek, Jamie Ploeg, Noud van Halteren, Jean-Paul van Soest, Andrea Venanti, Hendrik Ulbricht και Tjerk H. Osterkamp, ​​23 Φεβρουαρίου 2024, Η πρόοδος της επιστήμης.
doi: 10.1126/sciadv.adk2949