Měření gravitace pomocí superfluidního stínění

Fyzika

We are searching data for your request:

Forums and discussions:

Manuals and reference books:

Data from registers:

Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Sir Isaac Newton, jeden z nejvlivnějších vědců všech dob, se zvláště zajímal o oběžnou dráhu měsíce kolem Země. Usoudil, že síla, která udržuje Měsíc v jeho trajektorii, musí být gravitace, a proto musí gravitace zasahovat na obrovské vzdálenosti. Od tohoto okamžiku se vědci snaží pochopit, co je gravitace a jak ji měřit.

Albert Einstein měl teorii, že gravitace je samotný prostor zakřivený kolem hmoty, přitahující objekty do své pokřivené oblasti. Vědci použili tento teoretický model a zkombinovali jej se souborem kosmologických vysvětlení, aby se pokusili porozumět tomu, co tvoří náš vesmír.

[Zdroj obrázku: Pixabay]

Temná hmota

Při pozorování je ve vesmíru příliš málo viditelné hmoty, aby bylo možné vypočítat gravitační energii. Vědci proto připisovali „prázdný prostor“ temné hmotě, která zabírá přibližně 27 procent vesmíru.

„Verlindesova hypotéza gravitace“ se však snaží eliminovat nesrovnalosti temné hmoty. Popisuje gravitaci jako entropickou sílu (sílu ovlivněnou termodynamickou tendencí systémů zvyšovat její entropii) spíše než její základní interakci, o které se dříve myslelo. Verlindesova hypotéza nedávno prošla několika počátečními testy.

Měření gravitace

Naše teorie a chápání gravitace nejsou ani zdaleka koherentní a založení široce přijímané teorie nám může pomoci odpovědět na některé základní otázky fyziky. Nedávný článek publikovaný v časopise Physics Review Letters, prosinec 2016, tvrdí, že našel nový způsob měření gravitace s přesností mnohem větší než předchozí pokusy. Vědci z katedry fyziky MIT používají metodu zvanou atomová interferometrie. Atomová interferometrie je technika používaná k přesnému měření povahy atomů.

Einsteinova teorie duality vln-částic uvádí, že částice lze klasifikovat jako vlny nebo částice. Proto lze tuto techniku použít k měření rozdílu ve vlnových fázích atomů za účelem výpočtu sil na ně působících.

Metoda

Laser je prosvítán hmotou ve formě Bose-Einstein Condensates (BEC), jednoho z pěti stavů hmoty (plyn, kapalina, pevná látka, plazma, BEC). BEC je soubor atomů ochlazených na stupeň absolutní nuly. Atomy se stěží vzájemně pohybují, protože k tomu není žádná volná energie. Atomy jsou proto zachyceny v hmotě a lze měřit jejich polohu vzhledem k nezachyceným atomům.

Počet zachycených a nezachycených atomů je však nerovnoměrný, což může způsobit chyby v měření. Proto tato metoda používá dva oddělené kondenzáty s různým magnetickým vyrovnáním. Každý kondenzát je poté vystaven laseru a magnetickému poli. Magnetické pole způsobuje, že se atomy mezi nimi rovnoměrně šíří, čímž se zvyšuje přesnost měření.

Superfluidní stínění

Výzkumný tým posune tuto metodu o krok dále zavedením Superfluidního stínění. Superfluidní stínění je místo, kde jsou BEC ponořeni do supratekuté lázně, čímž je chrání před vnějšími silami. S menší interferencí lze atomy měřit déle.

Kromě přesnějších měření lze v rámci BEC pozorovat také kvantové efekty. To je výsledkem toho, že atomy působí jako jeden větší atom, když mají sklon k absolutní nule. Proto mohou BEC nakonec překlenout propast mezi kvantovou a newtonovskou fyzikou.

H / T:ScienceAlert