Гравитационное притяжение половины песчинки измерено в результате прорыва в физике
Исследователи провели первое измерение гравитационного притяжения частицы с массой менее половины массы песчинки. Этот прорыв, предлагающий самое точное измерение такого рода, открывает путь к дальнейшим исследованиям в квантовой области и к поиску возможной теории всего.
Что такое гравитация?
Гравитация — это фундаментальная сила во Вселенной, которая проявляется во взаимном тяготении между объектами, обладающими массой. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, гравитация — это не просто сила, действующая на расстоянии, а скорее искривление пространства-времени, вызванное массой.
Представим себе пространство-время как натянутое полотно. Присутствие массы, например звезды, создает кривизну. Любой близлежащий объект, например планета, естественным образом следует этой кривизне, двигаясь по траектории, которую мы воспринимаем как орбиту.
Масса объекта также определяет интенсивность этого искривления, влияя на гравитационную силу, которую он оказывает на другие объекты. Чем больше масса, тем сильнее выражено искривление пространства-времени, а значит, тем сильнее гравитация. Именно это взаимодействие между массой и кривизной пространства-времени создает наблюдаемую нами гравитационную силу.
Тем не менее, несмотря на наше общее понимание ее действия, гравитация остается наименее изученной из четырех фундаментальных сил во Вселенной. В то время как три другие (электромагнетизм, сильные и слабые ядерные силы) хорошо интегрированы в стандартную модель физики частиц, гравитация не поддается последовательному квантовому объяснению.
Поэтому поиск способа объединить гравитацию с другими силами остается одной из главных задач современной физики, и именно поэтому ее часто считают наименее понятной силой.
Новый прорыв
Если квантовая теория гравитации существует, она, вероятно, оставит заметные следы на чрезвычайно малых масштабах, особенно в гравитационных взаимодействиях между атомами и частицами. Однако эти крошечные взаимодействия обычно подавляются колоссальным гравитационным влиянием Земли.
Однако в недавней работе исследователи разработали инновационный эксперимент, призванный нейтрализовать гравитационное притяжение Земли и выявить гравитационное взаимодействие между небольшими объектами.
Этот умный метод предполагает левитацию магнитной частицы в сверхпроводящей ловушке, тем самым защищая ее от внешних воздействий, таких как электромагнетизм, тепло и вибрация. Затем они подвергли вращению вокруг колеса массу 2,4 кг, чтобы наблюдать возможные движения частицы.
Результаты эксперимента показали минимальное гравитационное притяжение, составляющее всего 30 аттоньютонов (аН). Оно действовало на частицу в те моменты, когда наибольшая масса была ближе всего к ней.
Важно отметить, что масса частицы была крайне мала и составила всего 0,43 миллиграмма, установив новый рекорд самой маленькой массы, для которой была измерена гравитация. Для сравнения, предыдущий рекорд составлял 90 миллиграммов, что примерно равно массе божьей коровки.
Это бесконечно малое измерение представляет собой значительный шаг к изучению квантовой сферы. Преуспев в измерении гравитации на таких крошечных объектах, ученые стали на шаг ближе к тому, чтобы интегрировать эту таинственную силу в наши универсальные модели, прокладывая путь к настоящей теории всего.
Подробности исследования опубликованы в журнале .
