Трохи більше тижня тому європейські фізики оголошений вони виміряли силу тяжіння в найменшому масштабі.
У розумному настільному експерименті дослідники з Лейденського університету в Нідерландах, Університету Саутгемптона у Великій Британії та Інституту фотоніки та нанотехнологій в Італії виміряли силу близько 30 аттоньютонів на частинку з трохи менше половини міліграма маси. Аттоньютон — це мільярдна мільярдна частина ньютона, стандартна одиниця сили.
Дослідники say ця робота може «розкрити більше таємниць про саму структуру Всесвіту» і може стати важливим кроком до наступної великої революції у фізиці.
Але чому так? Справа не лише в результаті: це метод, і те, що він говорить про шлях вперед, на думку наукової критики, може бути потрапило в петлю зростання витрат і зменшення прибутку.
Вага
З точки зору фізика, сила тяжіння є надзвичайно слабкою силою. Це може здатися дивним. Ви не відчуваєте слабкості, коли ви намагаєтеся встати з ліжка вранці!
Тим не менш, порівняно з іншими силами, про які ми знаємо, такими як електромагнітна сила, яка відповідає за зв’язування атомів і генерування світла, і сильна ядерна сила, яка зв’язує ядра атомів, гравітація притягує об’єкти відносно слабко.
А в менших масштабах гравітація стає все слабшою.
Легко побачити вплив гравітації на об’єкти розміром із зірку чи планету, але набагато важче виявити вплив гравітації на маленькі легкі об’єкти.
Необхідність випробування сили тяжіння
Незважаючи на труднощі, фізики дійсно хочуть перевірити гравітацію в малих масштабах. Це пояснюється тим, що це може допомогти розгадати столітню таємницю сучасної фізики.
У фізиці домінують дві надзвичайно успішні теорії.
Перша — загальна теорія відносності, яка описує гравітацію та простір-час у великих масштабах. Друга — квантова механіка, яка є теорією частинок і полів — основних будівельних блоків матерії — у малих масштабах.
Ці дві теорії певним чином суперечать один одному, і фізики не розуміють, що відбувається в ситуаціях, коли обидві повинні застосовуватися. Однією з цілей сучасної фізики є об’єднання загальної теорії відносності та квантової механіки в теорію «квантової гравітації».
Одним із прикладів ситуації, коли потрібна квантова гравітація, є повне розуміння чорних дір. Це передбачено загальною теорією відносності, і ми спостерігали величезні діри в космосі, але крихітні чорні діри також можуть виникати в квантовому масштабі.
Однак наразі ми не знаємо, як об’єднати загальну теорію відносності та квантову механіку, щоб пояснити, як гравітація, а отже, чорні діри, працюють у квантовій сфері.
Нові теорії та нові дані
Розроблено ряд підходів до потенційної теорії квантової гравітації, в т.ч теорія струн, петля квантової гравітації та теорія причинних множин.
Однак ці підходи є цілком теоретичними. Наразі ми не маємо способу перевірити їх за допомогою експериментів.
Щоб емпірично перевірити ці теорії, нам потрібен спосіб вимірювання гравітації в дуже малих масштабах, де домінують квантові ефекти.
До недавнього часу проведення таких тестів було недоступним. Здавалося, нам знадобляться дуже великі одиниці обладнання: навіть більші, ніж найбільший у світі прискорювач частинок, Великий адронний колайдер, який посилає частинки високої енергії, обертаючись навколо 27-кілометрової петлі, перш ніж розбивати їх разом.
Настільні експерименти
Ось чому недавні дрібномасштабні вимірювання сили тяжіння настільки важливі.
Експеримент, проведений спільно Нідерландами та Великобританією, є «настільним». Це не потребувало великої техніки.
Експеримент полягає в тому, що частинка плаває в магнітному полі, а потім прокидається повз неї вагою, щоб побачити, як вона «ворушиться» у відповідь.
Це аналогічно тому, як одна планета «ворушиться», коли вона гойдається повз іншу.
Левітуючи частинку за допомогою магнітів, її можна ізолювати від багатьох впливів, які ускладнюють виявлення слабких гравітаційних впливів.
Принадність таких настільних експериментів полягає в тому, що вони не коштують мільярдів доларів, що усуває одну з головних перешкод для проведення малих гравітаційних експериментів і, можливо, для прогресу у фізиці. (Остання пропозиція щодо більшого наступника Великого адронного колайдера буде коштував 17 мільярдів доларів.)
Робота, яку потрібно зробити
Настільні експерименти дуже перспективні, але ще є над чим працювати.
Нещодавній експеримент наближається до квантової області, але не зовсім туди. Задіяні маси та сили повинні бути ще меншими, щоб з’ясувати, як гравітація діє в такому масштабі.
Нам також потрібно бути готовими до того, що настільні експерименти неможливо просунути так далеко.
Можливо, існують деякі технологічні обмеження, які заважають нам проводити експерименти з гравітацією в квантових масштабах, що штовхає нас назад до будівництва більших колайдерів.
Повернемося до теорій
Варто також зазначити, що деякі теорії квантової гравітації, які можна перевірити за допомогою настільних експериментів, є дуже радикальними.
Деякі теорії, такі як петлева квантова гравітація, пропонують простір і час можуть зникнути в дуже малих масштабах або високих енергіях. Якщо це так, можливо, проводити експерименти в таких масштабах неможливо.
Зрештою, експерименти, як ми їх знаємо, — це речі, які відбуваються в певному місці, протягом певного проміжку часу. Якщо подібні теорії правильні, нам, можливо, доведеться переосмислити саму природу експерименту, щоб ми могли зрозуміти його в ситуаціях, коли простір і час відсутні.
З іншого боку, сам факт того, що ми можемо проводити прості експерименти з гравітацією в малих масштабах, може свідчити про те, що простір і час все-таки присутні.
Що виявиться правдою? Найкращий спосіб це з’ясувати – продовжувати настільні експерименти та просувати їх якомога далі.
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Зображення Фото: Гарік Барсегян / Pixabay
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://singularityhub.com/2024/03/04/gravity-experiments-on-the-kitchen-table-why-a-tiny-tiny-measurement-may-be-a-big-leap-forward-for-physics/
- :є
- : ні
- :де
- 30
- a
- МЕНЮ
- відсутнім
- прискорювач
- рахунки
- через
- акти
- після
- назад
- ВСІ
- Також
- an
- та
- Інший
- будь-який
- Застосовувати
- підходи
- ЕСТЬ
- виникати
- навколо
- стаття
- AS
- At
- залучення
- назад
- бар'єри
- основний
- BE
- Краса
- оскільки
- було
- перед тим
- нижче
- КРАЩЕ
- між
- Великий
- більший
- мільярди
- обов'язковий
- Black
- чорних дір
- блоки
- обидва
- Філія
- приносити
- Створюємо
- але
- by
- CAN
- нести
- розумний
- близько
- CO
- COM
- об'єднувати
- приходить
- Commons
- порівняний
- проводиться
- Проведення
- Розмова
- виправити
- Коштувати
- витрати
- може
- Counter
- Креатив
- кредит
- Критиків
- Поточний
- В даний час
- описує
- виявляти
- виявлення
- розвиненою
- трудність
- зменшується
- do
- Ні
- доларів
- домен
- домінувати
- домінують
- Не знаю
- легко
- ефекти
- емпірично
- повністю
- обладнання
- Європейська
- Навіть
- НІКОЛИ
- приклад
- експеримент
- Експерименти
- надзвичайно
- факт
- далеко
- почувати
- поле
- знайти
- Перший
- плаваючий
- для
- Примусово
- Війська
- Вперед
- від
- повністю
- Загальне
- породжує
- отримати
- Давати
- Go
- мета
- буде
- гравітаційний
- вага
- було
- Половина
- рука
- траплятися
- відбувається
- Жорсткий
- важче
- Мати
- допомога
- Високий
- Отвори
- Як
- How To
- Однак
- HTTPS
- величезний
- if
- важливо
- in
- У тому числі
- Інститут
- інтервал
- в
- залучений
- за участю
- ізольований
- IT
- Італія
- просто
- тримати
- види
- кухня
- Знати
- великий
- найбільших
- останній
- Стрибок
- ліцензія
- світло
- як
- обмеження
- машини
- Магнітне поле
- магніти
- головний
- зробити
- Робить
- багато
- Маса
- маси
- масивний
- Може..
- вимір
- виміряний
- вимір
- механіка
- метод
- може бути
- сучасний
- більше
- багато
- Таємниця
- природа
- Необхідність
- необхідний
- Нідерланди
- Нові
- Ньютон
- наступний
- NIH
- відзначивши,
- ядерний
- номер
- об'єкти
- спостерігається
- of
- on
- ONE
- ті,
- or
- Інше
- з
- над
- сторінка
- частинка
- приватність
- Минуле
- шлях
- виконувати
- виконанні
- Фізика
- частин
- місце
- планета
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- будь ласка
- точка
- Точка зору
- можливість
- це можливо
- потенціал
- потенційно
- передвіщений
- підготовлений
- представити
- запобігає
- прогрес
- перспективний
- пропозиція
- Доведіть
- Штовхати
- Натискання
- Квантовий
- Квантова механіка
- досить
- радикальний
- досягати
- Читати
- насправді
- царство
- останній
- нещодавно
- щодо
- відносності
- видаляти
- видаляє
- вимагати
- Дослідники
- рішення
- відповідь
- відповідальний
- результат
- Революція
- право
- s
- say
- говорить
- шкала
- ваги
- наука
- другий
- секрети
- побачити
- здається
- здавалося
- посилає
- сенс
- комплект
- Повинен
- ситуація
- ситуацій
- Розмір
- невеликий
- менше
- найменший
- So
- деякі
- Саутгемптон
- Простір
- Простір і час
- standard
- Star
- Крок
- Як і раніше
- просто
- сила
- сильний
- успішний
- такі
- пропонувати
- Гойдалки
- таблиця
- TAG
- технологічний
- тест
- перевірений
- Тести
- ніж
- Що
- Команда
- Нідерланди
- Великобританія
- Їх
- потім
- теоретичний
- теорія
- Там.
- Ці
- вони
- річ
- речі
- це
- Таким чином
- час
- крихітний
- до
- разом
- до
- в пастці
- правда
- намагається
- два
- Uk
- при
- розуміти
- блок
- університет
- us
- використання
- дуже
- через
- вид
- хотіти
- було
- шлях..
- способи
- we
- слабший
- week
- вага
- Що
- коли
- який
- чому
- волі
- з
- Work
- працює
- світі
- вартість
- б
- ще
- зефірнет
- масштабування