Delujući na sićušnu česticu koja levitira u magnetnoj zamci, fizičari su upravo izmerili najmanju gravitaciju ikada zabeleženu.
Čestica je bila teška samo 0,43 grama. A snaga gravitacione sile koja je bila u igri bila je na skali attonjutna (10 -18 njutna). To je dovoljno malo da bude na ivici kvantnog carstva, zadirkujući mogućnost da se konačno shvati kako klasična fizika i kvantna mehanika interaguju.
„Vek, naučnici su pokušavali i nisu uspeli da shvate kako gravitacija i kvantna mehanika rade zajedno“, kaže fizičar Tim Fuks sa Univerziteta u Lajdenu i Univerziteta Sautempton, koji je vodio istraživanje.
„Sada smo uspešno izmerili gravitacione signale na najmanjoj masi ikada zabeleženoj, što znači da smo korak bliže konačnom shvatanju kako to funkcioniše u tandemu.
Problem kvantne gravitacije se možda najbolje može opisati kao nerešiv, barem do sada. To ima veze sa našim okvirima za objašnjenje Univerzuma.
Klasična fizika – odnosno gravitacija – objašnjava kako stvari funkcionišu na većini skala. Međutim, kada postanete veoma mali, sve do atomskih i subatomskih razmera, gravitacija jednostavno ne funkcioniše da objasni ono što vidimo.
Za ovo, fizičari koriste kvantnu mehaniku, i to je odlično. Ali, kao što se klasična fizika ne može primeniti na kvantne skale, kvantna mehanika ne funkcioniše za klasične skale. A ipak, nekako, Univerzum funkcioniše. Ovo navodi naučnike da veruju da ostaje da se pronađe rešenje između ova dva okvira.
Jedan od mogućih načina da se ispita problem je ispitivanje gravitacije na zaista, zaista sićušnim skalama. To je, međutim, teže nego što se čini: gravitacija je svuda u Univerzumu, a izbacivanje signala na kvantnoj skali u okruženju Zemljine gravitacije nije loš podvig.
Da bi zaobišli ovu dilemu, Fuchs i njegov tim su koristili nešto što se zove supravodljiva magnetna zamka. Mala zamka napravljena od tantala se hladi do kritične temperature od 4,48 Kelvina (-268,67 Celzijusa ili -451,6 Farenhajta).
U komori se čestica levitira. Sastoji se od tri neodimijumske magnetne sfere od 0,25 milimetara i jedne staklene sfere od 0,25 milimetara koje su zalepljene zajedno da bi stvorile jednu česticu mase oko 0,43 grama.
Aparat je okačen na opruge u sistemu opruga sa masom kako bi se eksperiment zaštitio od spoljašnjih vibracija, a kriostat je postavljen na pneumatske prigušivače kako bi se ograničile vibracije iz zgrade.
Konačno, električni točak sa setom od tri mesingane mase od 2,45 kilograma je postavljen da stvori gravitacioni gradijent. Ovo je proizvelo merljiv efekat na česticu – gravitacionu silu od samo 30 atonnjutona.
To je najmanja skala na kojoj su fizičari izmerili gravitaciju, oborio rekord postavljen pre samo tri godine sa dve zlatne kugle od 90 miligrama.
A ovo je, kažu istraživači, samo prvi korak. Sada kada su pokazali efikasnost svog eksperimenta, imaju za cilj da ga poguraju mnogo dalje.
„Odavde ćemo početi da smanjujemo izvor koristeći ovu tehniku dok ne dođemo do kvantnog sveta sa obe strane“, kaže Fuks. „Razumevanjem kvantne gravitacije mogli bismo da rešimo neke od misterija našeg univerzuma – na primer kako je počeo, šta se dešava unutar crnih rupa ili ujedinjavajući sve sile u jednu veliku teoriju.
Uvek će biti još toga da se uradi – ali sada počinje da se oseća kao da su odgovori udaljeni samo kvantni skok.
