Тайната на квантовата гравитация: решението е все по-близо

Ако разберем квантовата гравитация, ще можем да разгадаем някои от тайните на нашата Вселена.

Физици измериха най-малката регистрирана досега гравитационна сила, действаща върху микроскопична частица, левитираща в магнитен капан. Масата на частицата е едва 0,43 грама, а гравитационното въздействие е на ниво атон (10^-18 нютона), което ни доближава до границата на квантовия свят. Така се открива перспективата да разберем взаимодействието между класическата физика и квантовата механика.

„В продължение на един век учените се опитват да разберат как гравитацията и квантовата механика си взаимодействат, но безуспешно“,

отбелязва физикът Тим Фукс от Лайденския университет и Университета в Саутхемптън. Той е ръководителят на изследването.

„Сега, когато успяхме да измерим гравитационни сигнали при най-малката маса, регистрирана някога, това означава, че сме една стъпка по-близо до разбирането на техните взаимодействия“.

Проблемът за квантовата гравитация досега изглеждаше нерешим. Той е свързан с нашите начини за обяснение на Вселената. Класическата физика с помощта на гравитацията обяснява процесите в повечето мащаби. Но при много малки мащаби, до атомно и субатомно ниво, гравитацията не може да обясни наблюдаваните явления.

За да изследват тези мащаби, физиците използват квантовата механика. Но както класическата физика не се прилага за квантовите мащаби, така и квантовата механика не работи в мащабите на класическата физика. Въпреки това Вселената си функционира, което кара учените да търсят начини да разрешат тези противоречия.

Един от възможните начини за изучаване на този проблем е да се изследва гравитацията в много малки мащаби. Това е трудно, като се има предвид, че гравитацията присъства навсякъде във Вселената, а изолирането на сигнал в квантов мащаб от фона на земната гравитация не е лесна задача.

За да решат този проблем, Фукс и екипът му използват т.нар. свръхпроводим магнитен капан. В камерата левитира частица, състояща се от три неодимови магнитни сфери с диаметър 0,25 милиметра и една стъклена сфера със същия диаметър, залепени една за друга, с обща маса около 0,43 грама.

С помощта на това устройство учените успяха да измерят гравитационно въздействие от едва 30 атонютона. Това е най-малката скала, с която физиците някога са измервали гравитацията. По този начин бе подобрен рекордът, поставен три години по-рано с помощта на две златни сфери с тегло 90 милиграма.

Изследователите считат, че този експеримент е само първата стъпка. Сега, след като са доказали ефективността на своя експеримент, те планират да продължат напред.

„Сега с помощта на тази техника ще започнем да намаляваме мащаба на обекта, докато достигнем квантовия свят“, казва Фукс. „Като разберем квантовата гравитация, бихме могли да разгадаем някои от тайните на нашата Вселена – как е започнала, какво се случва вътре в черните дупки или да обединим всички действащи сили в една голяма теория“.