23 فوریه 2024 -توسط دانشگاه ساوتهمپتون-برداشت هنرمند از آزمایش کوانتومی. اعتبار: دانشگاه ساوتهمپتون
دانشمندان پس از بررسی چگونگی اندازه گیری گرانش در سطح میکروسکوپی، یک قدم به کشف نیروهای اسرارآمیز کیهان نزدیک تر شده اند.
کارشناسان هرگز به طور کامل درک نکرده اند که نیروی کشف شده توسط اسحاق نیوتن چگونه در دنیای کوچک کوانتومی کار می کند. حتی انیشتین هم از گرانش کوانتومی گیج شده بود و در نظریه نسبیت عام خود گفت هیچ آزمایش واقع بینانه ای وجود ندارد که بتواند نسخه کوانتومی گرانش را نشان دهد.
اما اکنون فیزیکدانان دانشگاه ساوتهمپتون، با همکاری دانشمندان در اروپا، با موفقیت یک نیروی گرانشی ضعیف را بر روی یک ذره کوچک با استفاده از روشی جدید شناسایی کرده‌اند.آنها ادعا می کنند که می تواند راه را برای یافتن نظریه گریزان گرانش کوانتومی هموار کند.
این آزمایش که در Science Advances منتشر شد، از آهنرباهای معلق برای تشخیص گرانش روی ذرات میکروسکوپی استفاده کرد – به اندازه‌ای کوچک که در قلمرو کوانتومی هم مرز باشد.
تیم فوکس، نویسنده اصلی، از دانشگاه ساوتهمپتون، گفت که نتایج می تواند به متخصصان کمک کند تا قطعه پازل گم شده را در تصویر ما از واقعیت پیدا کنند.
وی افزود: “برای یک قرن، دانشمندان تلاش کردند و نتوانستند درک کنند که چگونه گرانش و مکانیک کوانتومی با هم کار می کنند. اکنون ما با موفقیت سیگنال های گرانشی را با کوچکترین جرمی که تا به حال ثبت شده است اندازه گیری کرده ایم، این بدان معناست که ما یک قدم به در نهایت درک نحوه عملکرد آن نزدیک شده ایم.
“از اینجا ما شروع به کوچک کردن منبع با استفاده از این تکنیک خواهیم کرد تا زمانی که به دنیای کوانتومی در هر دو طرف برسیم. با درک گرانش کوانتومی، می‌توانیم برخی از اسرار جهان خود را حل کنیم – مانند اینکه چگونه شروع شد، چه اتفاقی در داخل سیاه‌چاله‌ها می‌افتد. یا متحد کردن همه نیروها در یک نظریه بزرگ.”
قوانین قلمرو کوانتومی هنوز به طور کامل توسط علم درک نشده است – اما اعتقاد بر این است که ذرات و نیروها در مقیاس میکروسکوپی متفاوت از اجسام با اندازه معمولی تعامل دارند.
دانشگاهیان ساوتهمپتون این آزمایش را با دانشمندان دانشگاه لیدن در هلند و موسسه فوتونیک و فناوری نانو در ایتالیا انجام دادند.
مطالعه آنها از یک مجموعه پیچیده شامل دستگاه های ابررسانا، معروف به تله، با میدان های مغناطیسی، آشکارسازهای حساس و جداسازی ارتعاش پیشرفته استفاده کرد. این یک ذره کوچک به اندازه 0.43 میلی گرم با معلق کردن آن در دمای انجماد یک صدم درجه بالاتر از صفر مطلق – حدود -273 درجه سانتیگراد – کشش ضعیفی را اندازه گیری کرد، فقط 30aN.
پروفسور هندریک اولبریخت همچنین در دانشگاه ساوتهمپتون گفت که نتایج دریچه ای را برای آزمایش های آینده بین اجسام و نیروهای کوچکتر باز می کند.او افزود: «ما در حال جابجایی مرزهای علم هستیم که می‌تواند منجر به اکتشافات جدیدی در مورد گرانش و جهان کوانتومی شود. تکنیک جدید ما که از دماها و دستگاه‌های بسیار سرد برای جداسازی ارتعاش ذره استفاده می‌کند، احتمالاً راهی برای اندازه‌گیری گرانش کوانتومی را ثابت می‌کند.
“کشف این اسرار به ما کمک می کند تا رازهای بیشتری در مورد بافت کیهان، از ریزترین ذرات تا بزرگ ترین ساختارهای کیهانی، کشف کنیم.”
