Fiziķi izmērījuši visu laiku mazāko gravitācijas lauku (13)

Kā vēstīts zinātnes izdevumā “Live Science”, fiziķi izmērījuši visu laiku mazāko gravitācijas lauku. Šis eksperiments varētu palīdzēt vienotas fizikas teorijas meklējumos. 

No četriem zināmajiem fundamentālajiem spēkiem jeb mijiedarbībām fizikā - gravitācijas mijiedarbība, elektromagnētiskā mijiedarbība, stiprā mijiedarbība, vājā mijiedarbība - tikai gravitācijas spēks nav integrēts fizikas “standarta modelī”, kurā aprakstīts tas, kā uzvedas “subatomiskās daļiņas”. Tā vietā gravitāciju raksturo Einšteina vispārīgā relativitātes teorija, tomēr kvantu kontekstā mūsu zināšanas par visumu ir visai dalītas. 

Zinātnieki spēj skaidrot, kā gravitācija darbojas kvantu kontekstā, tomēr īsti neizprot singularitāti, kas atrodas melno caurumu centrā, vai arī to, kāpēc gravitācijas spēks ir vājākais no visiem spēkiem. 

Tagad jaunā eksperimentā zinātnieki izmērījuši ārkārtīgi nelielu gravitācijas spēku starp divām sīkām zelta sfērām, kas katra ir tikai divus milimetrus diametrā lielas. Šis varētu būt pirmais pierādījums tam, kā gravitācija darbojas šādā mērogā. 

“Šis bija koncepta pierādījuma eksperiments, lai radītu sensoru, kas varētu uztvert ārkārtīgi nelielu paātrinājumu un nostiprināt metodes, kas ļautu mums pamanīt vēl mazākus gravitācijas laukus. Ilgtermiņā mēs vēlamies atbildēt uz jautājumu, kā izskatās kvantu objekta gravitācijas lauks,” izdevumam “Live Science” skaidroja viens no pētījuma autoriem Džeremijass Pfafs. 

Lai redzētu, kā tik nelielā mērogā gravitācija darbojas, pētnieki izmantoja vērpes svaru miniatūru versiju. Šo ierīci 1798. gadā izgudroja angļu zinātnieka Henrijs Kevendišs, lai mērītu Zemes blīvumu un pievilkšanās spēku starp diviem objektiem. 

Vērpes svari sastāv no horizontāla stienīša, kurš centrā piestiprināts pie stieples. Abos stienīša galos ir atsvari, šajā gadījumā zelta sfēras. Ja uz horizontālo asi iedarbojas kāds spēks, tad šī stieple savērpjas. Novērojot, cik daudz stieple ir savērpusies, zinātnieki var veikt spēka mērījumus. Pietuvinot trešo zelta sfēru pie horizontālā stienīša esošajām sfērām, zinātnieki var izmērīt gravitācijas spēku starp tām. 

Novērotais gravitācijas spēks bija ārkārtīgi sīks. Aptuveni tāds, kādu Zemes gravitācijas laukā piedzīvotu trešdaļa cilvēka asinsķermenīša. Tieši tāpēc šim eksperimentam vajadzēja būt ļoti smalkam un precīzam. Zinātniekiem bija jāsamazina troksnis no ārpuses, kā arī bija jābūt pārliecinātiem, vai ierīcē nav uzkrājusies statiskā elektrība. 

“Apkārtējā pilsētas vide ir tālu no ideāla. Bija pārsteidzoši redzēt, ka mūs ietekmē ne tikai sīkas zemestrīces, bet arī tramvaji un autobusi. Ierakstītajos datos mēs pat varējām redzēt pazīmes par Vīnes maratona norisi,” stāstīja Pfafs. 

Beigu beigās pētniekiem tomēr izdevās radīt vidi, kas bija droša pret ārpasaules trokšņiem un vibrācijām, un nonākt pie atklājuma, kas sīkāk aprakstīts zinātniskajā žurnālā “Nature”.