Παρασκευή 19 Απριλίου 2024
weather-icon 21o
Πείραμα κβαντομηχανικής δοκιμάζει τη βαρύτητα του Νεύτωνα

Πείραμα κβαντομηχανικής δοκιμάζει τη βαρύτητα του Νεύτωνα

Μια νέα πειραματική τεχνική που αξιοποιεί τους νόμους της κβαντομηχανικής επέτρεψε σε διεθνή ομάδα ερευνητών να μετρήσει με ακρίβεια τη βαρυτική σταθερά G, γνωστή από το νόμο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα. Εφόσον βελτιωθεί, η κβαντική μέθοδος θα μπορούσε να δείξει αν η σταθερά G ισχύει όντως παντού και πάντα.

Μια νέα πειραματική τεχνική που αξιοποιεί τους νόμους της κβαντομηχανικής επέτρεψε σε διεθνή ομάδα ερευνητών να μετρήσει με ακρίβεια τη βαρυτική σταθερά G, γνωστή από το νόμο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα. Εφόσον βελτιωθεί, η κβαντική μέθοδος θα μπορούσε να δείξει αν η σταθερά G ισχύει όντως παντού και πάντα.

Σύμφωνα με το νόμο της παγκόσμιας έλξης που διατύπωσε ο Ισαάκ Νεύτωνας το 1687, κάθε ουράνιο σώμα έλκει οποιοδήποτε άλλο σώμα με μια δύναμη ανάλογη του γινομένου των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασής τους.

Ο παραπάνω νόμος εκφράζεται με τη μαθηματική σχέση:

F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\

όπου G είναι η βαρυτική σταθερά, περίπου ίση με 6.67×10−11N·(m/kg)2 .

Παρόλο όμως που το G υποτίθεται ότι έχει συγκεκριμένη, σταθερή τιμή σε όλο το Σύμπαν, και εμφανίζεται μάλιστα στις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, οι πειραματικές μετρήσεις της τιμής του δίνουν ελαφρώς διαφορετικά αποτελέσματα, και μάλιστα τα τελευταία χρόνια οι αποκλίσεις μεγαλώνουν αντί να μικραίνουν.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, εξηγεί το Nature.com, οι φυσικοί εφαρμόζουν μια μέθοδο που προτάθηκε στα τέλη του 18ου αιώνα και μετρά τη ροπή που προκαλεί η βαρυτική έλξη σε βαρίδια που κρέμονται από έναν περιστρεφόμενο άξονα.

Η νέα μέθοδος, η οποία παρουσιάζεται στην επιθεώρηση Nature, διαφέρει παρασάγγας, καθώς αξιοποιεί τις κβαντικές ιδιότητες των ατόμων -συγκεκριμένα, την ιδιότητά τους να συμπεριφέρονται ως κύμα.

Χάρη στην προσέγγιση αυτή οι ερευνητές κατάφεραν να μετρήσουν τη βαρυτική έλξη ανάμεσα σε άτομα ρουβιδίου και μια συστοιχία κυλίνδρων από βολφράμιο βάρους 516 κιλών.

Η ομάδα του Γκουγκλιέλμο Τίνο, φυσικού στο Πανεπιστήμιο της Φλορεντίας, χρησιμοποίησε παλμούς ακτινοβολίας λέιζερ για να διαταράξει ένα σύννεφο ανέμων ρουβιδίου παγωμένων κοντά στο απόλυτο μηδέν. Υπό την επίδραση της ακτινοβολίας τα άτομα σηκώθηκαν σε ύψος μερικών δεκάδων εκατοστών και στη συνέχεια ξαναέπεσαν υπό την επίδραση της βαρύτητας.

Η ακτινοβολία λέιζερ χώρισε το κύμα που αντιστοιχούσε σε κάθε άτομο σε μια υπέρθεση δύο ενεργειακών καταστάσεων, οι οποίες αντιστοιχούν σε άτομα που φτάνουν σε διαφορετικά ύψη και επομένως δέχονται ελαφρώς διαφορετικές βαρυτικές δυνάμεις. Μετρώντας τη διαφορά αυτή σε αλλεπάλληλες μετρήσεις, οι ερευνητές μπόρεσαν να υπολογίσουν το G με νέα επίπεδα ακρίβειας.

Η αβεβαιότητα της μέτρησης είναι 150 μέρη ανά εκατομμύριο, ή 0,015%, παραμένει δηλαδή λίγο μεγαλύτερη από την αβεβαιότητα των συμβατικών μεθόδων που βασίζονται σε μακροσκοπικά βάρη.

Στο μέλλον όμως η νέα μέθοδος θα μπορούσε να βελτιωθεί και να δώσει απάντηση στις αποκλίσεις που εμφανίζονται στη μέτρηση της τιμής του G.

Ένα ενδεχόμενο είναι να οφείλονται οι αποκλίσεις αυτές σε πειραματικά σφάλματα. Μια άλλη, πιο ενδιαφέρουσα εξήγηση. είναι ότι ο νόμος της παγκόσμιας έλξης δεν εξηγεί τις βαρυτικές επιδράσεις σε μικρούς χώρους όπως ένα εργαστήριο.

Και αυτό θα σήμαινε ότι οι φυσικοί θα αναγκάζονταν να βελτιώσουν το νόμο του Νεύτωνα.

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ

Sports in

Ο Βαγγέλης Μαρινάκης στη Νιόν για τον ημιτελικό της Κ19 του Ολυμπιακού

Ο πρόεδρος της ΠΑΕ Ολυμπιακός, Βαγγέλης Μαρινάκης, μια μέρα μετά το έπος της Πόλης βρίσκεται και στη Νιόν για να παρακολουθήσει τον σπουδαίο ημιτελικό της Κ19 με τη Ναντ

Ακολουθήστε το in.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις

in.gr | Ταυτότητα

Διαχειριστής - Διευθυντής: Λευτέρης Θ. Χαραλαμπόπουλος

Διευθύντρια Σύνταξης: Αργυρώ Τσατσούλη

Ιδιοκτησία - Δικαιούχος domain name: ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ ΜΜΕ Α.Ε.

Νόμιμος Εκπρόσωπος: Ιωάννης Βρέντζος

Έδρα - Γραφεία: Λεωφόρος Συγγρού αρ 340, Καλλιθέα, ΤΚ 17673

ΑΦΜ: 800745939, ΔΟΥ: ΦΑΕ ΠΕΙΡΑΙΑ

Ηλεκτρονική διεύθυνση Επικοινωνίας: in@alteregomedia.org, Τηλ. Επικοινωνίας: 2107547007

ΜΗΤ Αριθμός Πιστοποίησης Μ.Η.Τ.232442

Παρασκευή 19 Απριλίου 2024