Международная группа физиков измерила гравитационное притяжение магнитной частицы массой, значительно меньше массы божьей коровки. Исследователи надеются, что в ближайшее время их открытие поможет понять работу гравитации в мире квантов.
Гравитация — сила притяжения между телами с массой. Она одна из четырех фундаментальных сил Вселенной вместе с электромагнетизмом, сильными и слабыми ядерными взаимодействиями. Из всех сил гравитация самая слабая, но наиболее заметная. Благодаря ей люди ходят по Земле, а планеты вращаются вокруг Солнца.
Гравитация любого тела зависит от его массы и квадрата расстояния до него. Следовательно, чем массивнее тело, тем сильнее гравитационное притяжение, чем дальше, тем слабее. Одной из возможностей обнаружить гравитацию объекта в макромире является изучение искажения света рядом с ним.
Из-за малой силы гравитации между малыми частицами и влияния более крупных тел измерить гравитацию на микроскопическом уровне сложно. квантовой гравитации в лабораторных условиях.
Группа учёных из Великобритании, Нидерландов и Италии во главе с Хендриком Ульбрихтом… Hendrik UlbrichtУченые из Саутгемптонского университета разработали устройство для измерения гравитации в малых масштабах.
Об этом сообщил научный труд опубликованый авторами. опубликованной в журнале Science Advances.
Измерения выполнили с применением магнитного объекта, парящего в воздухе и образованного тремя соединенными магнитами. Nd 2Fe14BРазмеры частицы составляли 0,25×0,25×0,25 миллиметра, а масса — 0,43 миллиграмма. Для квантового мира это всё ещё много. Частицу поднимали в воздух с помощью магнитного поля, которое противодействовало гравитации Земли. Сверхпроводящие устройства — электромагнитные экранированные «ловушки» — создавали магнитное поле.
Для изучения поведения частицы исследователи разместили рядом с ней объект большего веса — около килограмма. Этот объект оказывал на частицу слабое гравитационное воздействие. Ученые смогли измерить это влияние. Результаты показали, что под действием силы тяжести крупного тела частица смещалась на нанометры, а сила притяжения составила всего 30 аттоньютонов. Это самая малая сила тяготения, когда-либо измеренная в экспериментах.
Чтобы избежать влияния электромагнитных сил и теплового воздействия, учёные охладили частицу почти до… абсолютного нуляТемпература опустилась до приблизительно минус 273 градуса по Цельсию. Физики также применили систему пружин для изоляции от внешних колебаний, порождаемых другим объектом.
Авторы исследования считают, что его итоги дадут будущие научные прорывы в области гравитации и квантовой физики.
Новая техника, применяющая экстремально низкие температуры и устройства для изоляции вибраций частиц, может заметно продвинуть исследования в области квантовой гравитации, считает Ульбрихт.
Следующий этапЦель эксперимента — уменьшить массу исследуемого объекта до величины магнитной частицы для измерения гравитационного притяжения в точке, где частица демонстрирует квантовые явления, такие как запутанность или суперпозиция. Ульбрихт подчеркнул, что реализация такого эксперимента будет сложной из-за необходимости невероятной точности во всех его составляющих, например, точного расстояния между частицей и воздействующим объектом.
Также нужно принимать во внимание возможные погрешности, вызванные температурой и магнетизмом. По словам физика, к этим целям можно придти не раньше чем через десять лет.
Важно отметить, что эксперименты, проведённые группой Ульбрихта, не являются первыми такого рода. В 2021 году физики… измерилиМасса божьей коровки, а точнее золотого шарика с такой же массой — 90 миллиграмм, определяет силу гравитационного притяжения. В то время это была самая малая сила тяготения, когда-либо измеренная в эксперименте.