Фізики успішно вимірюють гравітацію у квантовому світі, виявляючи слабке гравітаційне тяжіння крихітної частинки за допомогою нової техніки, яка використовує левітаційні магніти, що наближає вчених до розгадки таємниць Всесвіту.
Вчені стали на крок ближче до розгадки таємничих сил Всесвіту після того, як розробили, як виміряти гравітацію на мікроскопічному рівні. Фахівці ніколи до кінця не розуміли, як сила, відкрита Ісааком Ньютоном, працює в крихітному квантовому світі. Навіть Ейнштейн був спантеличений квантовою гравітацією і в своїй теорії загальної відносності сказав, що немає реалістичного експерименту, який міг би показати квантову версію гравітації.
Прорив у квантовій гравітації
Проте фізики з Університету Саутгемптона, працюючи з вченими в Європі, тепер успішно виявили слабке гравітаційне тяжіння крихітної частинки за допомогою нової методики. Вони стверджують, що це може прокласти шлях до пошуку невловимої теорії квантової гравітації.
Експеримент, опублікований в журналі Science Advances , використовував левітаційні магніти для виявлення сили тяжіння на мікроскопічних частинках – досить малих, щоб межувати з квантовою сферою.
Піонерські дослідження гравітації
Провідний автор Тім Фукс з Університету Саутгемптона сказав, що результати можуть допомогти експертам знайти відсутню частину головоломки в нашій картині реальності. Він додав: «Протягом століття вчені намагалися та не змогли зрозуміти, як гравітація та квантова механіка працюють разом.
«Тепер ми успішно виміряли гравітаційні сигнали при найменшій масі, яку коли-небудь реєстрували, це означає, що ми на крок ближче до того, щоб нарешті зрозуміти, як це працює в тандемі.
«Звідси ми почнемо зменшувати джерело за допомогою цієї техніки, поки не досягнемо квантового світу з обох сторін. «Зрозумівши квантову гравітацію, ми могли б розгадати деякі таємниці нашого Всесвіту — наприклад, як він виник, що відбувається всередині чорних дір або об’єднати всі сили в одну велику теорію».
Правила квантової сфери все ще не повністю зрозумілі науці, але вважається, що частинки та сили в мікроскопічному масштабі взаємодіють інакше, ніж об’єкти звичайного розміру. Вчені з Саутгемптона провели експеримент разом із вченими Лейденського університету в Нідерландах та Інституту фотоніки та нанотехнологій в Італії за фінансування гранту EU Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).
У їх дослідженні використовувалася складна установка, що включає надпровідні пристрої, відомі як пастки, з магнітними полями, чутливими детекторами та передовою віброізоляцією. Він виміряв слабку силу тяги, лише 30 аН, для крихітної частинки розміром 0,43 мг, піднявши її в повітря при температурі замерзання, яка була сотою часткою градуса вище абсолютного нуля – приблизно мінус -273 градуси Цельсія.
Розширення горизонтів квантових досліджень
Результати відкривають двері для майбутніх експериментів між ще меншими об’єктами та силами, сказав професор фізики Хендрік Ульбріхт також з Університету Саутгемптона. Він додав: «Ми розширюємо межі науки, що може призвести до нових відкриттів про гравітацію та квантовий світ.
«Наша нова техніка, яка використовує надзвичайно низькі температури та пристрої для ізоляції вібрації частинки, ймовірно, покаже шлях вперед для вимірювання квантової гравітації. «Розкриття цих таємниць допоможе нам розкрити більше секретів про саму структуру Всесвіту, від найдрібніших частинок до найвеличніших космічних структур».