Kvantoví fyzici se neustále snaží posouvat hranice fyziky a některé objevy zásadně změní naše chápání. Experiment kvantových fyziků otevírá nové možnosti zkoumání gravitace. Vědci změřili nejmenší gravitační pole.
Jedna ze sil, která je všudypřítomná a ovlivňuje nás v každém okamžiku života, je gravitační síla. Nový experiment kvantových fyziků otevírá nové možnosti testování gravitačních zákonů. Jejich změření dosud nejmenšího gravitačního pole má obrovský význam při budoucích výzkumech vesmírných objektů a jejich působení, jako je temná hmota, kvantová gravitace a dalších rozměrů. Gravitace je nejslabší ze všech známých sil v přírodě a přesto se nejvíc projevuje v každodenním životě.
Nejmenší gravitační pole
Každý objekt, který vyhodíme do vzduchu, následně přitahuje gravitace zpět k Zemi. Ve vakuu padají všechny objekty v blízkosti zemského povrchu se stejným zrychlením a jejich rychlost stoupá každou sekundu o přibližně 9,8 m/s. Síla gravitace je určena hmotností Země a vzdálenosti od jejího středu. Na Měsíci, který je 80x lehčí a téměř 4x menší než Země, padají objekty 6x pomaleji. Na planetě ve velikosti berušky by tyto objekty padaly 30-miliardkrát pomaleji než na Zemi.
Inspirace z experimentu z 18. století
Tým kvantových fyziků pod vedením Markuse Aspelmeyera a Tobiase Westphala z vídeňské univerzity a Rakouské akademie věd se rozhodli tuto malou gravitaci změřit. To se podařilo změřit poprvé. Vědci jako inspiraci využili slavný experiment od vědce jménem Henry Cavendish na konci 18. Století, který změřil gravitační sílu generovanou olověnou koulí o hmotnosti 160 kg. Použil torzní kyvadlo, tedy 2 koule zavěšené na konci tyče na tenkém drátě a nechal je otáčet kolem olověné koule. Pak měřil vychýlení způsobené gravitací olověné koule působící na 2 menší koule.
Miniaturizace měření
Fyzici experiment miniaturizovali. Jako gravitační hmotu použili zlatou kouli o průměru 2 mm a s hmotností 90 mg. Torzní kyvadlo se skládalo ze skleněné tyčinky široké 0,5 mm a dlouhé 40 mm, zavěšené na skleněném vlákně o síle několik tisícin milimetru. Na konec každé tyče připevnili další zlaté kuličky. Pohybováním koule vytvářeli gravitační pole, které se v čase měnilo. Torzní kyvadlo koule oscilovaly při konkrétní frekvenci. Pohyb o velikosti pár miliontin mm pak měřili pomocí laseru.
Eliminace vibrací
Největší potíže měli vědci s eliminací vibrací generovaných chodci či tramvajovou dopravou ve Vídni. Pokus dělali v noci o Vánocích, kdy je nejmenší provoz. Ostatní vlivy, jako elektrostatické síly, pak eliminovali vodivým štítem. Pak změřili gravitační pole objektu o velikosti berušky. Budou měřit i menší objekty a zkoumat oblasti gravitační fyziky a zachycování stop gravitace, které vytváří temná hmota a dostávat se na rozhraní kvantové fyziky při neustálém zmenšování hmoty.
„Podle Einsteina je gravitační síla důsledkem skutečnosti, že hmota ohýbá časoprostor, ve kterém se pohybují další hmoty. Takže to, co jsme tu měřili my, je to, jak beruška deformuje časoprostor,” uvedli vědci.
Foto: Shutterstock
