خلاصه خبر:
دانشمندان با اندازه گیری گرانش در سطح میکروسکوپی در درک نیروهای کیهان پیشرفت کرده اند. در یک آزمایش پیشگامانه، آنها با موفقیت یک کشش گرانشی ضعیف را روی یک ذره کوچک با استفاده از آهنرباهای معلق شناسایی کردند. این دستاورد می تواند راه را برای کشف نظریه گرانش کوانتومی فرّار هموار کند. محققان امیدوارند با کوچک کردن این تکنیک و کاوش در قلمرو کوانتومی رازهایی مانند منشاء جهان و ماهیت سیاهچالهها را حل کنند. این آزمایش شامل دستگاه های ابررسانا، آشکارسازهای حساس و جداسازی ارتعاشات پیشرفته بود. نتایج پتانسیل آزمایش‌های آینده را بر روی اجسام و نیروهای کوچک‌تر نشان می‌دهد. این پیشرفت، دانشمندان را به درک تأثیر متقابل بین گرانش و مکانیک کوانتومی نزدیک‌تر می‌کند و بینش‌هایی در مورد نیروهای بنیادی شکل‌دهنده جهان ما ارائه می‌دهد.
توضیحات تکمیلی:
دانشمندان دانشگاه ساوتهمپتون با همکاری محققان اروپایی با توسعه روشی برای اندازه گیری گرانش در سطح میکروسکوپی، پیشرفت قابل توجهی در درک نیروهای معمایی کیهان داشته اند. پدیده گرانش که در ابتدا توسط آیزاک نیوتن توصیف شد، مدت‌هاست که دانشمندان را در مورد رفتار آن در دنیای کوانتومی متحیر کرده است. حتی آلبرت انیشتین نیز پیچیدگی گرانش کوانتومی را در نظریه نسبیت عام خود تصدیق کرد و اظهار داشت که هیچ آزمایش عملی برای نشان دادن نسخه کوانتومی گرانش وجود ندارد. با این حال، آزمایش اخیر انجام شده توسط فیزیکدانان ساوتهمپتون، که در Science Advances منتشر شده است، با موفقیت یک کشش گرانشی ضعیف را بر روی یک ذره کوچک با استفاده از یک تکنیک جدید شامل آهنرباهای معلق شناسایی کرده است.
نویسنده اصلی تیم فوکس توضیح می‌دهد که این پیشرفت ما را به کشف رازهای گرانش کوانتومی و پر کردن شکاف‌های درک واقعیت نزدیک‌تر می‌کند. با اندازه‌گیری سیگنال‌های گرانشی روی کوچک‌ترین جرم ثبت‌شده، محققان گام مهمی در جهت درک چگونگی درهم تنیدگی گرانش و مکانیک کوانتومی برداشته‌اند. این تیم قصد دارد این تکنیک را بیشتر اصلاح کند و آن را برای کشف قلمرو کوانتومی کاهش دهد. درک گرانش کوانتومی پتانسیل پاسخگویی به سؤالات اساسی در مورد منشأ جهان، ماهیت سیاهچالهها و اتحاد همه نیروها در یک نظریه جامع را دارد.
آزمایشی که توسط دانشمندان ساوتهمپتون انجام شد شامل معلق کردن یک ذره میکروسکوپی در دمای انجماد نزدیک به صفر مطلق، با استفاده از دستگاه‌های ابررسانا، آشکارسازهای حساس و جداسازی ارتعاشات پیشرفته بود. با به کارگیری این مجموعه پیچیده، آنها توانستند کشش گرانشی ضعیف تنها 30 آتونیوتن را روی ذره ای با وزن 0.43 میلی گرم اندازه گیری کنند. این نتایج راه را برای آزمایش‌های آینده که شامل اجسام و نیروهای کوچک‌تر می‌شود هموار می‌کند و در نهایت منجر به اکتشافات بیشتر در مورد گرانش و جهان کوانتومی می‌شود.
پروفسور هندریک اولبریخت، از دانشگاه ساوتهمپتون، اهمیت این تحقیق را در پیشبرد مرزهای علم برجسته می کند. این تکنیک جدید که از دماهای بسیار پایین و جداسازی ارتعاش استفاده می کند، مسیر امیدوارکننده ای را برای بررسی گرانش کوانتومی ارائه می دهد. با کشف این اسرار، دانشمندان امیدوارند به بینش عمیق تری در مورد ساختار جهان، از رفتار ذرات کوچک گرفته تا ساختار موجودات کیهانی دست یابند.
این دستاورد پیشگامانه در اندازه‌گیری گرانش در سطح میکروسکوپی، ما را به درک تعامل بین گرانش و مکانیک کوانتومی نزدیک‌تر می‌کند و نیروهای بنیادی را که جهان ما را شکل می‌دهند، روشن می‌کند.
منبع
Tim Fuchs et al, Measuring gravity with milligram levitated masses, Science Advances (2024).
DOI: 10.1126/sciadv.adk2949. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk2949
