ТАСС уполномочен заявить... о сомнениях в 9%, при измерении рекордно слабого

erd_sol — 12.03.2021
Значение гравитационной постоянной, вычисленное благодаря эксперименту, на 9% разошлось с показателями для массивных объектов. Теперь ученым предстоит понять, чем обусловлена эта разница между гравитационным взаимодействием на микро- и макромасштабах.

ТАСС, 10 марта. Ученые провели самую точную проверку закона всемирного тяготения Ньютона. Для этого они измерили рекордно слабое гравитационное поле, которое образовали две микроскопических золотых сферы массой в 90 мг и радиусом в 1 мм. Описание эксперимента опубликовал научный журнал Nature.

"Ранее подобные измерения проводили для объектов массой в килограмм и более, а мы сделали это со сферами массой в 90 мг. Это открывает дорогу для еще более точных измерений – например, для тел, сопоставимых по массе с самыми крупными элементарными частицами", – пишут исследователи.

Физиков давно интересует, работает ли классический закон всемирного тяготения на микроскопических масштабах. Проверить это сложно, поскольку хотя гравитация действует на очень большие расстояния, но при этом ее тяжело измерить. Поэтому погрешности в подобных измерениях могут возникать даже из-за самых слабых помех.

Однако подобные эксперименты очень важны для физиков, так как благодаря им можно проверить, существуют ли скрытые измерения пространства и какими свойствами обладают темная материя и энергия.

Большой шаг в эту сторону сделали физики под руководством профессора Венского университета Маркуса Аспельмейера. Они создали установку, с помощью которой можно с максимальной точностью определить, с какой силой притягивают друг друга сферы из золота диаметром всего в миллиметр и массой в 90 миллиграмм.

Установка выглядит как сделанное из сверхтонкой проволоки маленькое коромысло. К его середине прикреплено зеркало, а также нить, на которой вся конструкция может вращаться вокруг своей оси. К концам коромысла прикрепляются объекты, гравитационные свойства которых физики пытаются изучить.

Зеркало постоянно подсвечивает луч лазера, отражение которого улавливает фотодетектор. Благодаря этому на то, в каком направлении будет отражаться луч света, влияют даже малейшие сдвиги в положении сфер и прикрепленного к ним "коромысла".

С помощью этой установки Аспельмейер и его коллеги проследили, как по мере удаления и сближения шариков друг с другом их притягивала еще одна золотая сфера, которую ученые поместили на небольшом расстоянии от одного из шариков. Результаты измерений физики использовали для вычисления гравитационной постоянной G, значение которой определено не максимально точно.

Из-за того, что гравитационные взаимодействия между сферами очень малы (они не превышают 0,09 пиконьютонов), ученые повторяли эксперимент более 350 раз, чтобы исключить влияние всех источников помех. В итоге авторы эксперимента получили относительно точное значение G, которое расходится с общепринятыми оценками примерно на 9%.

Ученые надеются, что дальнейшие измерения с еще более легкими объектами помогут проверить, было ли это расхождение простой погрешностью измерений или же оно существует на самом деле. Кроме того, эти опыты дадут физикам шанс вплотную приблизиться к тому пределу масс, где теоретически должны действовать квантовые гравитационные эффекты. Благодаря этому можно будет проверить теории, которые допускают их существование.

Источник:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03250-7
https://nauka.tass.ru/nauka/10872991

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив