Η μέτρηση της βαρύτητας του υπέρ-ελαφρού που πιθανά να αποκαλύψει τη κβαντική φύση της βαρύτητας

Οι επιστήμονες για πρώτη φορά μέτρησαν την βαρύτητα ενός «καθημερινού» σώματος πριν από πάνω από δυο αιώνες, χρησιμοποιώντας ένα ζυγό στρέψης για να προσδιορίσουν την έλξη που μια 158 kg μπάλα μολύβδου ασκεί σε ένα σώμα που είναι 200 φορές ελαφρύτερο. Από τότε, οι ερευνητές έχουν μετρήσει τη βαρύτητα για αντικείμενα μικρά όσο 90 g. Θα επιθυμούσαν να προσδιορίσουν τη δύναμη αυτή για ακόμη ελαφρύτερα αντικείμενα, όμως το να το κάνουν αυτό αποδείχθηκε δύσκολο. Τώρα ερευνητές από την Ιαπωνία επέδειξαν ένα στοιχείο κλειδί μιας προτεινόμενης μεθόδου για να γίνουν τέτοιες μετρήσεις. Ενώ η τεχνική δεν έχει ακόμη χρησιμοποιηθεί για να ανιχνεύσει τη βαρύτητα ενός πάρα πολύ μικρού αντικειμένου, η ομάδα αναφέρει ότι η συσκευή θα μπορούσε να μετρήσει ένα βαρυτική έλξη με 1000 φορές μεγαλύτερη ευαισθησία από αυτή που σήμερα είναι δυνατή.

Η προτεινόμενη διάταξη συνιστά μια οπτική κοιλότητα που απαρτίζεται από τρεις καθρέφτες, ένας από τους οποίους κρεμιέται ελεύθερα. Το αντικείμενο του ενδιαφέροντος κρεμιέται ή τοποθετείται σε μια δομή που ταλαντώνεται κοντά στην κοιλότητα. Καθώς το αντικείμενο κινείται, η βαρύτητά του τραβάει τον κρεμασμένο καθρέφτη. Αν παρακολουθηθεί με ακρίβεια, το πλάτος της ταλάντωσης του καθρέφτη θα μπορούσε να αποκαλύψει τη βαρυτική έλξη του αντικειμένου. Ο Nobuyuki Matsumoto στο Πανεπιστήμιο Tohoku στην Ιαπωνία και οι συνάδελφοί του έχουν επιδείξει ότι μπορούν να παρακολουθήσουν την κίνηση του κινούμενου καθρέφτη, χρησιμοποιώντας φως από την κοιλότητα, με αρκετή ευαισθησία για να ανιχνεύσουν τη βαρύτητα από ένα αντικείμενο που ζυγίζει 100 mg.

Η ομάδα δεν έχει εφαρμόσει την πλήρη διάταξη και αυτό που αναφέρει είναι ότι η ευαισθησία αυτής της προτεινόμενης τεχνικής, ή άλλων που εμπνέονται από αυτήν, θα μπορούσε να αυξηθεί περαιτέρω, δυνητικά επιτρέποντας τους επιστήμονες να ερευνήσουν την βαρυτική έλξη αντικειμένων κβαντικού μεγέθους, Τέτοιες μετρήσεις θα μπορούσαν να τους επιτρέψουν να αποκαλύψουν τη κβαντική φύση της βαρύτητας και να προσδιορίσουν εάν η βαρύτητα είναι κβαντισμένη ή όχι.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Demonstration of Displacement Sensing of a mg-Scale Pendulum for mm- and mg-Scale Gravity Measurements. Physical Review Letters.