Bir hafta kadar önce Avrupalı ​​fizikçiler açıkladı yerçekiminin gücünü şimdiye kadarki en küçük ölçekte ölçmüşlerdi.

Akıllı bir masa üstü deneyinde, Hollanda'daki Leiden Üniversitesi'ndeki, İngiltere'deki Southampton Üniversitesi'ndeki ve İtalya'daki Fotonik ve Nanoteknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, kütlesi yarım miligramın biraz altında olan bir parçacık üzerinde yaklaşık 30 attonewtonluk bir kuvvet ölçtüler. Attonewton, standart kuvvet birimi olan Newton'un milyarda birinin milyarda biridir.

Araştırmacılar söylemek bu çalışma "evrenin dokusu hakkında daha fazla sırrı ortaya çıkarabilir" ve fizikteki bir sonraki büyük devrime doğru önemli bir adım olabilir.

Ama neden bu? Bu sadece sonuç değil: Yöntem ve bilimin bir dalı için ileri giden yol hakkında söylenenler, eleştirmenlerin söylediğine göre bir çelişki döngüsüne hapsolmuş olabilir. artan maliyetler ve azalan getiriler.

yerçekimi

Bir fizikçinin bakış açısından yerçekimi son derece zayıf bir kuvvettir. Bu söylenecek tuhaf bir şey gibi görünebilir. Sabah yataktan kalkmaya çalıştığınızda kendinizi zayıf hissetmezsiniz!

Yine de, atomları birbirine bağlamaktan ve ışık üretmekten sorumlu olan elektromanyetik kuvvet ve atomların çekirdeklerini bağlayan güçlü nükleer kuvvet gibi bildiğimiz diğer kuvvetlerle karşılaştırıldığında, yerçekimi nesneler arasında nispeten zayıf bir çekim uygular.

Ve daha küçük ölçeklerde yerçekiminin etkileri giderek zayıflıyor.

Bir yıldız veya gezegen büyüklüğündeki nesneler için yerçekiminin etkilerini görmek kolaydır, ancak küçük, hafif nesneler için yerçekimi etkilerini tespit etmek çok daha zordur.

Yerçekimini Test Etme İhtiyacı

Zorluğa rağmen fizikçiler yerçekimini gerçekten küçük ölçeklerde test etmek istiyorlar. Bunun nedeni, mevcut fizikteki asırlık bir gizemin çözülmesine yardımcı olabilmesidir.

Fiziğe son derece başarılı iki teori hakimdir.

Birincisi, yerçekimini ve uzay-zamanı büyük ölçeklerde tanımlayan genel göreliliktir. İkincisi, küçük ölçeklerde maddenin temel yapı taşları olan parçacıklar ve alanlar teorisi olan kuantum mekaniğidir.

Bu iki teori bazı yönlerden çelişkilidir ve fizikçiler her ikisinin de uygulanması gereken durumlarda ne olacağını anlamıyorlar. Modern fiziğin amaçlarından biri genel görelilik ile kuantum mekaniğini bir "kuantum kütleçekimi" teorisinde birleştirmektir.

Kuantum yerçekiminin gerekli olduğu duruma bir örnek, kara deliklerin tam olarak anlaşılmasıdır. Bunlar genel görelilik tarafından tahmin ediliyor ve uzayda çok büyük olanları gözlemledik, ancak kuantum ölçeğinde küçük kara delikler de ortaya çıkabilir.

Ancak şu anda yerçekiminin ve dolayısıyla kara deliklerin kuantum aleminde nasıl çalıştığını açıklamak için genel görelilik ile kuantum mekaniğini nasıl bir araya getireceğimizi bilmiyoruz.

Yeni Teoriler ve Yeni Veriler

Kuantum kütle çekiminin potansiyel teorisine yönelik bir takım yaklaşımlar geliştirilmiştir. sicim teorisi, döngü kuantum yerçekimi, ve nedensel küme teorisi.

Ancak bu yaklaşımlar tamamen teoriktir. Şu anda bunları deneylerle test etmenin bir yolu yok.

Bu teorileri ampirik olarak test etmek için, kuantum etkilerinin hakim olduğu çok küçük ölçeklerde yerçekimini ölçecek bir yola ihtiyacımız var.

Yakın zamana kadar bu tür testlerin gerçekleştirilmesi mümkün değildi. Görünüşe göre çok büyük ekipmanlara ihtiyacımız olacak: Yüksek enerjili parçacıkları birbirine çarpmadan önce 27 kilometrelik bir döngü etrafında yakınlaştırarak gönderen dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı Büyük Hadron Çarpıştırıcısından bile daha büyük.

Masaüstü Deneyleri

Son zamanlarda yapılan küçük ölçekli yerçekimi ölçümlerinin bu kadar önemli olmasının nedeni budur.

Hollanda ve İngiltere'nin ortaklaşa yürüttüğü deney, "masa üstü" bir deney. Devasa makinelere gerek yoktu.

Deney, bir parçacığı manyetik alanda yüzdürerek ve ardından bir ağırlığı onun üzerinden geçirerek onun tepki olarak nasıl "kıpırdadığını" gözlemleyerek çalışıyor.

Bu, bir gezegenin diğerinin yanından geçerken "kıpırdamasına" benzer.

Parçacığı mıknatıslarla havaya kaldırarak, zayıf kütleçekimsel etkilerin tespitini bu kadar zorlaştıran etkilerin çoğundan izole edilebilir.

Bunun gibi masa üstü deneylerin güzelliği milyarlarca dolara mal olmamasıdır, bu da küçük ölçekli yerçekimi deneyleri yapmanın ve potansiyel olarak fizikte ilerleme kaydetmenin önündeki ana engellerden birini ortadan kaldırır. (Büyük Hadron Çarpıştırıcısının daha büyük bir halefi için son teklif 17 milyar dolara mal oldu.)

Yapılacak iş

Masaüstü deneyleri oldukça umut verici ancak hala yapılacak işler var.

Son deney kuantum alanına yaklaşıyor ancak tam olarak oraya ulaşamıyor. Yer çekiminin bu ölçekte nasıl etki ettiğini anlamak için kütlelerin ve kuvvetlerin daha da küçük olması gerekecek.

Ayrıca masa üstü deneylerini bu kadar ileri götürmenin mümkün olmayabileceği ihtimaline de hazırlıklı olmamız gerekiyor.

Bizi kuantum ölçeklerinde yerçekimi deneyleri yapmaktan alıkoyan ve bizi daha büyük çarpıştırıcılar inşa etmeye iten bazı teknolojik sınırlamalar olabilir.

Teorilere Dönüş

Ayrıca, masaüstü deneyler kullanılarak test edilebilecek bazı kuantum kütleçekim teorilerinin çok radikal olduğunu da belirtmekte fayda var.

Döngü kuantum çekimi gibi bazı teoriler, uzay ve zaman kaybolabilir çok küçük ölçeklerde veya yüksek enerjilerde. Eğer bu doğruysa bu ölçeklerde deney yapmak mümkün olmayabilir.

Sonuçta bildiğimiz deneyler, belirli bir zaman aralığında, belirli bir yerde gerçekleşen türden şeylerdir. Eğer bunun gibi teoriler doğruysa, uzay ve zamanın olmadığı durumlarda bunu anlamlandırabilmek için deneyin doğasını yeniden düşünmemiz gerekebilir.

Öte yandan, küçük ölçeklerde yer çekimini içeren basit deneyler yapabilmemiz, sonuçta uzay ve zamanın var olduğunu düşündürebilir.

Hangisi doğru çıkacak? Bunu öğrenmenin en iyi yolu masa üstü deneylere devam etmek ve onları gidebildikleri yere kadar zorlamaktır.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

Resim Kredi: Garik Barseğyan / Pixabay

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2024/03/04/gravity-experiments-on-the-kitchen-table-why-a-tiny-tiny-measurement-may-be-a-big-leap-forward-for-physics/