Masívny úspech vedcov: Najmenšia gravitačná sila v histórii úspešne zmeraná. Zjednotí známe fyzikálne teórie?
Fyzikom sa podarilo zmerať najmenšie gravitačné pole, aké kedy bolo pri experimentoch zaznamenané. Výsledky štúdie publikovanej v prestížnom žurnále Nature môžu pomôcť pri objasňovaní správania sa gravitácie vo veľmi malých mierach, ale i pri zjednotení fyzikálnych teórií. O téme informoval portál Space.
Gravitácia a štandardný model – kde je problém?
Podľa dlhodobo akceptovanej teórie hrá gravitácia najdôležitejšiu úlohu v dynamike vesmíru, stavbe slnečnej sústavy, hviezdokôp a galaxií. Podobne je to aj s gravitáciou pri pozemských mierkach, pri formovaní pohorí či prílive a odlive. Čím viac však tieto mieri budeme zmenšovať, tým dôležitosť gravitácie klesá až nakoniec bude z pohľadu kvantovej mechaniky úplne zanedbateľná.
Navyše gravitácia ako jediná zo všetkých štyroch základných interakcií (pozn. redakcie: elektromagnetizmus, gravitácia, slabá a silná interakcia) nie je zaradená do štandardného modelu časticovej fyziky, ktorý popisuje všetky známe elementárne častice a ich pôsobenie, ale tiež tri zo štyroch základných interakcií.
Keďže štandardný model predstavujú relativistickú kvantovú teóriu vyhovujúcu zároveň princípom špeciálnej teórie relativity a kvantovej mechaniky, gravitačné interakcie, ale i všeobecnú teóriu relativity by sme v ňom hľadali len márne.
Aj z týchto dôvodov fyzici stále nedokážu určiť, ako gravitácia funguje v subatomárnych mierach, vďaka čomu môžu vznikať aj rôzne kuriózne teórie o gravitačných portáloch, v ktorých sa vytvára temná hmota.
Každý sa niekde inšpiruje
Nový experiment realizovaný rakúskymi vedcami, ktorí merali gravitačné pôsobenie medzi dvoma miniatúrnymi zlatými guličkami, by však mohol znamenať prielom v získavaní informácií, ako gravitácia v týchto malých mierach funguje.
Ako píše web TechExplorist, vedci pri svojom experimente vychádzali zo známeho experimentu Henryho Cavendisha, ktorý pomohol určiť gravitačnú konštantu a tiaž Zeme. Cavendish meral gravitačnú silu pomocou aparatúry, ktorá bola v podstate torzným kyvadlom zloženým z 1,8 m dlhej drevenej tyče na konci ktorej boli na drôte zavesené dve olovené guličky s priemerom 51 mm a váhou 730 g. Okrem toho sa na aparatúre nachádzali ďalšie dve veľké olovené gule, s priemerom 30 cm a váhou 158 kg. Tie však boli zavesené na samostatnom otočnom ramene.
Keďže v novom experimente vedci skúmali pôsobenie gravitácie v malých mierach, pre svoju štúdiu využili miniaturizovanú verziu Cavendishovho torzného kyvadla. Použité torzné kyvadlo bolo namiesto dreva zložené iba z 0,5 mm širokej a 4 cm dlhej sklenenej tyčky, slúžiacej ako rameno.
Na konci skleneného ramena boli na veľmi tenkom sklenenom vlákne s priemerom len niekoľko tisícin milimetra pripevnené dve iba 2 mm široké a 90 miligramov vážiace zlaté guličky. Okrem toho sa na aparatúre nachádzala ďalšia zlatá gulička rovnakých rozmerov.
Tá bola umiestnená iba niekoľko milimetrov od jednej z guličiek na ramene a bola označená ako „zdrojová“, zatiaľ čo zvyšné dve ako „testovacie“. Pravidelnou zmenou pohybu tejto „zdrojovej“ guličky vedci dokázali vytvoriť ultra-slabé gravitačné pole, ktoré pôsobilo na „testovacie“ závažia, upozorňuje Nature na svojom webe.
Vzniknuté gravitačné pole potom, spôsobovalo, že torzné kyvadlo prechádzalo malými osciláciami, vďaka tomu došlo na „testovacích“ guličkách k miniatúrnemu pohybu, ktorý bol meraný laserom.
Čo sa teda zistilo?
Výpočtami následne vedci zistili, že sila pôsobiaca medzi dvomi sférickými hmotami s váhou 90 miligramov a rozstupom 2,5 mm je iba 9*10–14 N. To predstavuje zhruba rovnakú silu, aká pôsobí na hmotnosť 9 pikogramov (to je asi jedna tretina hmotnosti červenej krvinky) v gravitačnom poli Zeme.
Okrem toho sa vedci pri svojom experimente pokúsili stanoviť gravitačnú konštantu, ktorá sa v ich meraniach líšila od medzinárodne dohodnutej gravitačnej konštanty iba o 9 %, čo sa vzhľadom na to, že experiment nebol určený na meranie gravitačnej konštanty, považuje iba za malú odchýlku a veľký úspech.
Najväčšou prekážkou pri meraniach bol podľa autorov okolitý hluk, spôsobený hustou premávkou, ale i chôdzou všetkých okoloidúcich. Najlepšie výsledky sa preto podarilo zaznamenať v noci a v období Vianoc, kedy bola premávka najnižšia.
Napriek tomu, že ide vôbec o prvý experiment, ktorý dokazuje že Newtonov gravitačný zákon platí aj pri takýchto malých škálach, odborníci s experimentovaním neplánujú prestať. Najbližšie sa pokúsia zvýšiť citlivosť meraní a odstrániť všetok šum, čo nakoniec možno povedie k meraniam gravitačného poľa pri hmotnostiach rádovo iba 10-8 Kg.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Prešli za hranice reality. Vedci objavili v kvantovom tuneli nový jav, ktorý prepíše učebnice
Astronomická lahôdka: Obloha sa čoskoro zmení na živú mapu vesmíru, takto ju uvidíš zo Slovenska
Zaplatil milióny za úlomok planéty. V USA vydražili kus Marsu, jeho cena prekonala očakávania
S týmto eko palivom musíme v budúcnosti počítať. Vedci ho vyrobili zo špinavej vody a odpadu
Američania stavajú vesmírny maglev. Neuveríš, na čo má slúžiť a ako im ušetrí palivo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Vznikla nová trieda „nenápadných milionárov“. Denne ich pribudne 1 000 a môžu za to dva faktory
Prokurátor Generálnej prokuratúry čelí obžalobe. Funkciu pozastavili, potvrdil Žilinka
Prelomový výskum odhaľuje, ako aktivita mozgu počas spánku prezrádza skryté neurologické problémy
Kľúčový svedok v korupčných prípadoch čelí novému obvineniu. V kauze figurujú Gašpar a Bödör
V hotelovej vírivke v Demänovskej Doline hygienici potvrdili prítomnosť baktérie Legionella
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Prehliadaná krajina prechádza desivou premenou za miliardy. Čína ju zbrojí na úroveň superveľmocí
- Českí filmári zobrali „dezolátov“ na Ukrajinu a ukázali im vojnu. Takto vyzerali ich reakcie (VIDEO)
- Netflix opäť trafil do čierneho. Drsnú krimi sériu považujú kritici za jeden z najlepších seriálov roka
- Vedci našli niečo, čo popiera fyziku. Výbuch jadrovej bomby vytvoril materiál, ktorý nemal existovať
- Prešli za hranice reality. Vedci objavili v kvantovom tuneli nový jav, ktorý prepíše učebnice
-
- Vedci našli niečo, čo popiera fyziku. Výbuch jadrovej bomby vytvoril materiál, ktorý nemal existovať
- Českí filmári zobrali „dezolátov“ na Ukrajinu a ukázali im vojnu. Takto vyzerali ich reakcie (VIDEO)
- Prehliadaná krajina prechádza desivou premenou za miliardy. Čína ju zbrojí na úroveň superveľmocí
- Netflix opäť trafil do čierneho. Drsnú krimi sériu považujú kritici za jeden z najlepších seriálov roka
- Nočná mora Rusov funguje. Ukrajina dostala od USA špeciálne zariadenia, ktoré môžu rozhodnúť vojnu
-
- Väčšina Slovákov o nej ani netuší. Ak porušíš túto povinnosť, hrozí ti pokuta 1200 €
- Taiwan ukázal svetu, čo sa stane, ak zaútočí Čína. V kľúčovom teste všetkých zarazili
- Našiel som dokonalé rodinné auto. Na novej Dacii som prešiel 1 400 km do Chorvátska, otvorila mi oči
- POZOR: Nová dopravná značka mätie vodičov. Toto musíš spraviť, keď ju uvidíš
- Týmto raketám neunikne nikto. Kórea do nich vložila niečo, čo zlikviduje akýkoľvek cieľ
Svetový úspech vedcov SAV: Slováci vyvinuli zbraň proti vírusu, ktorý môže spúšťať rakovinu
Aplikácia Slovenskej pošty sa mení na digitálnu pobočku: Pribudnú kľúčové novinky
Slováci nakupujú inak, predajcov pribúda. E-shopy u nás prechádzajú premenou
Slovákov masívne ohrozuje nový typ kybernetického útoku. Je horší než phishing
USA zavedú jednotné clá. Zasiahne to vyše 150 krajín naraz
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP