Poprvé byla změřena slabá gravitační síla na částici o hmotnosti poloviny zrnka písku. Toto nejpřesnější měření svého druhu je průlomem směrem ke kvantové říši a potenciální teorií všeho.
Ze čtyř základních sil vesmíru – gravitace, elektromagnetismu a silných a slabých jaderných sil – je gravitace ta, kterou v každodenním životě známe nejvíce, ale ve skutečnosti je to jediná, kterou v současné době nedokážeme vysvětlit pomocí standardního modelu. částicové fyziky, náš nejlepší systém pro popis vesmíru. Nalezení způsobu, jak to tam zaseknout, by dosáhlo svatého grálu vědy – teorie všeho.
Pokud existuje kvantová teorie gravitace, vodítka se budou skrývat na těch nejmenších měřítcích, v gravitačních interakcích mezi atomy a částicemi. Problém je v tom, že tyto drobné interakce jsou vyplavovány nesmírným gravitačním vlivem Země. Bylo by to jako snažit se zaznamenat zvuk kroků brouka pod proudovým motorem běžícím na volnoběh. Pokud jste se pokoušeli změřit elektromagnetismus mezi částicemi, můžete nastavit krabici, která blokuje veškeré vnější rušení, ale nemůžete to udělat s gravitací.
Nyní však vědci vyvinuli nový typ experimentu, který dokáže zrušit tah Země a odhalit gravitační interakce mezi malými objekty. Trik je levitovat magnetickou částici v supravodivé pasti, izolovat ji od vnějšího elektromagnetismu, tepla a vibrací a přejet 2,4 kg (5,3 lb) závažím na kole, aby se zjistilo, zda se částice pohybuje.
A je jisté, že tým naměřil slabou gravitační sílu pouhých 30 attonewtonů (aN) působící na tuto částici v bodech, které odpovídaly tomu, kdy jí byla větší hmotnost nejblíže. Váží pouhých 0,43 miligramu, což z něj dělá snadno nejmenší hmotnost, pro kterou byla dosud gravitace měřena. Předchozí rekord byl 90 miligramů – hmotnost berušky. Další nedávná studie měřila rozdíl v plynutí času v důsledku rozdílů v gravitaci na malé vzdálenosti pouhého 1 mm.
Toto nepatrné měření přibližuje svět blíže kvantové říši. Pokud lze gravitaci měřit na tak malých objektech, vědci by mohli být konečně schopni začít začleňovat tuto podivnou sílu do našich modelů vesmíru a vybudovat správnou teorii všeho.
„Po celé století se vědci snažili a nedokázali pochopit, jak gravitace a kvantová mechanika spolupracují,“ řekl Tim Fuchs, hlavní autor studie. „Nyní jsme úspěšně změřili gravitační signály při nejmenší zaznamenané hmotnosti, což znamená, že jsme o krok blíže k tomu, abychom si konečně uvědomili, jak to funguje v tandemu. Odtud začneme zmenšovat zdroj pomocí této techniky, dokud nedosáhneme kvantového světa na obou stranách. Pochopením kvantové gravitace bychom mohli vyřešit některé záhady našeho vesmíru – například jak to začalo, co se děje uvnitř černých děr nebo sjednotit všechny síly do jedné velké teorie.“
Výzkum byl publikován v časopise Vědecké pokroky.
Zdroj: University of Southampton
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
