Πειράματα με νετρόνια ερευνούν για παραβιάσεις του νόμου του Νεύτωνα για τη βαρύτητα σε νανοκλίμακες

Ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας του Newton προβλέπει ότι η βαρυτική δύναμη μεταξύ δυο αντικειμένων είναι ανάλογη με τις μάζες των αντικειμένων και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης. Ο νόμος, που εφαρμόζεται σε ασθενώς αλληλεπιδρώντα αντικείμενα με ταχύτητες πολύ μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός, έχει επιβιώσει μετά από πολλούς ελέγχους. Ωστόσο, ορισμένες θεωρίες κβαντικής βαρύτητας προβλέπουν ότι ο νόμος μπορεί να καταρρέει σε μικρές αποστάσεις. Τώρα, μέσω πειραμάτων με παλμική δέσμη νετρονίων, ο Christopher Haddock του Πανεπιστημίου Nagoya, στην Ιαπωνία και ο συνεργάτες του έλεγξαν το νόμο του Newton σε κλίμακα νανομέτρου. Μέχρι τώρα, η ομάδα δεν βρήκαν παραβιάσεις από τις νευτώνιες προβλέψεις.

Η ομάδα πυροδότησε παλμούς νετρονίων σε θάλαμο πλήρη με αέριο, ήλιο ή ξένον και παρακολούθησε τόσο το χρόνο κίνησης των νετρονίων μέσω του αερίου, όσο και τις γωνίες σκέδασης των νετρονίων. Από αυτές τις μετρήσεις, οι επιστήμονες της ομάδας αναπαρήγαγαν τη διαδικασία σκέδασης με τη βοήθεια προσομοιώσεων. Αυτό που βρήκαν είναι ότι η κατανομή των γωνιών σκέδασης ταιριάζει με τις προβλέψεις – βασισμένες μόνο σε γνωστούς νόμους της φυσικής – για νετρόνια που αναπηδούν σε πυρήνες αερίου. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι, στο πλαίσιο της ευαισθησίας του πειράματος, καμιά ανεξήγητη δύναμη – είτε τροποποιημένη βαρύτητα, είτε άλλου τύπου αλληλεπίδραση – δεν δρα σε κλίμακες μήκους κάτω του 0,1 nm. Ωστόσο, ο ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν ένα εξαιρετικά ανώτατο όριο στην ένταση μιας τέτοιας δύναμης: 10^24 φορές εκείνης της βαρύτητας. Ακόμη, αυτό είναι το αυστηρότερο όριο που τέθηκε από οποιοδήποτε πείραμα σε αυτές τις χωρικές κλίμακες. Η ομάδα τώρα αναβαθμίζει τη διάταξη για να μειώσει τις πηγές θορύβου και οραματίζεται να πετύχει τάξεις μεγέθους βελτιώσεις της ευαισθησίας στο κοντινό μέλλον.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Search for deviations from the inverse square law of gravity at nm range using a pulsed neutron beam. Physical Review D.