الفيزياء

قياس الجاذبية باستخدام التدريع الفائق السوائل

قياس الجاذبية باستخدام التدريع الفائق السوائل


كان السير إسحاق نيوتن ، أحد أكثر العلماء تأثيرًا في كل العصور ، مهتمًا بشكل خاص بمدار القمر حول الأرض. ورأى أن القوة التي تبقي القمر في مساره يجب أن تكون قوة الجاذبية ، وبالتالي يجب أن تمتد الجاذبية لمسافات شاسعة. من الآن فصاعدًا ، يحاول العلماء فهم ماهية الجاذبية وكيفية قياسها.

كان لدى ألبرت أينشتاين نظرية مفادها أن الجاذبية هي الفضاء نفسه منحني حول كتلة ، وجذب الأشياء إلى مجالها المشوه. استخدم العلماء هذا النموذج النظري ودمجه مع مجموعة من التفسيرات الكونية لمحاولة فهم ما الذي يتكون منه كوننا.

[مصدر الصورة: بيكساباي]

المادة المظلمة

عند الملاحظة ، يوجد القليل جدًا من المادة المرئية في الكون لتكوين طاقة الجاذبية المحسوبة. لذلك ، عزا العلماء "الفضاء الفارغ" إلى المادة المظلمة التي تشغل حوالي 27 بالمائة من الكون.

ومع ذلك ، تحاول "فرضية الجاذبية Verlindes" إزالة التناقضات في المادة المظلمة. يصف الجاذبية كقوة إنتروبية (قوة تتأثر بالنزعة الديناميكية الحرارية للأنظمة لزيادة إنتروبياها) بدلاً من تفاعلها الأساسي الذي كان يعتقد سابقًا. اجتازت فرضية Verlindes مؤخرًا بعض الاختبارات الأولية.

قياس الجاذبية

نظرياتنا وفهمنا للجاذبية أبعد ما يكون عن التماسك ، وقد يساعدنا إنشاء نظرية مقبولة على نطاق واسع في الإجابة على بعض الأسئلة الأساسية في الفيزياء. يزعم مقال نُشر مؤخرًا في مجلة Physics Review Letters ، ديسمبر 2016 ، أنه وجد طريقة جديدة لقياس الجاذبية بدقة أكبر بكثير من المحاولات السابقة. يستخدم الباحثون في قسم الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة تسمى قياس التداخل الذري. قياس التداخل الذري هو تقنية تستخدم للقياس الدقيق لطبيعة الذرات.

تنص نظرية أينشتاين عن ازدواجية الموجة والجسيم على أنه يمكن تصنيف الجسيمات على أنها موجات أو جسيمات. لذلك ، يمكن استخدام هذه التقنية لقياس الفرق في الأطوار الموجية للذرات من أجل حساب القوى المؤثرة عليها.

طريقة

يتم تسليط الليزر من خلال المادة على شكل Bose-Einstein Condensates (BEC) ، وهي إحدى حالات المادة الخمس (غاز ، سائل ، صلب ، بلازما ، BEC). BEC عبارة عن مجموعة من الذرات المبردة إلى درجة الصفر المطلق. بالكاد تتحرك الذرات بالنسبة لبعضها البعض حيث لا توجد طاقة حرة للقيام بذلك. لذلك ، فإن الذرات محاصرة في المادة ويمكن قياس موضعها بالنسبة للذرات غير المحاصرة.

ومع ذلك ، فإن عدد الذرات المحاصرة وغير المحاصرة غير متساو مما قد يؤدي إلى حدوث أخطاء في القياس. لذلك ، تستخدم هذه الطريقة اثنين من المكثفات المنفصلة مع محاذاة مغناطيسية مختلفة. ثم يتم تعريض كل ناتج مكثف لليزر ومجال مغناطيسي. يتسبب المجال المغناطيسي في انتشار الذرات بالتساوي بينها ، مما يزيد من دقة القياس.

تدريع السوائل الفائقة

يأخذ فريق البحث هذه الطريقة خطوة أخرى إلى الأمام من خلال تقديم Superfluid Shielding. تدريع السوائل الفائقة هو المكان الذي يتم فيه غمر BEC في حمام السوائل الفائقة وبالتالي حمايتها من القوى الخارجية. مع تداخل أقل ، يمكن قياس الذرات لفترة أطول.

بالإضافة إلى توفير قياسات أكثر دقة ، يمكن أيضًا ملاحظة التأثيرات الكمية داخل BEC. هذا نتيجة لعمل الذرات كذرة واحدة أكبر عندما تميل نحو الصفر المطلق. لذلك ، قد تسد BEC في النهاية الفجوة بين الفيزياء الكمومية والنيوتونية.

H / T:ScienceAlert

راجع أيضًا: رجل من الصلب أم سائل غير نيوتوني فائق؟

بقلم تيري بيرمان


شاهد الفيديو: تجربة قياس الجاذبية الأرضية بإستخدام البندول البسيط