Открытие квантовой гравитации: ученые взломали космический код, который озадачил Эйнштейна

Физики успешно измерили гравитацию в квантовом мире, обнаружив слабое гравитационное притяжение маленькой частицы с помощью новой техники, в которой используются подвешенные магниты, что приближает ученых к разгадке загадок Вселенной.

Ученые стали на шаг ближе к разгадке загадочных сил Вселенной, выяснив, как измерить гравитацию на микроскопическом уровне.

Эксперты так и не до конца поняли, как действует сила, открытая Исааком Ньютоном, в крошечном квантовом мире.

Даже Эйнштейн был озадачен квантовой гравитацией и в своей теории относительности сказал, что ни один реалистичный эксперимент не может показать квантовую версию гравитации.

Прорыв в квантовой гравитации

Однако физикам из Саутгемптонского университета, работающим с учёными из Европы, удалось обнаружить слабую силу притяжения маленькой частицы с помощью новой техники.

Они утверждают, что это может проложить путь к открытию неуловимой теории квантовой гравитации.

Опыт опубликован в Развитие науки журнал использовал мощные магниты для обнаружения гравитации микроскопических частиц — достаточно маленьких, чтобы бросить вызов квантовому миру.

Впечатление художника о квантовом эксперименте. Предоставлено: Университет Саутгемптона.

Новаторские исследования гравитации

Ведущий автор Тим Фокс из Университета Саутгемптона заявил, что результаты могут помочь экспертам найти недостающую часть головоломки в нашей картине реальности.

Он добавил: «В течение столетия ученые пытались, но не смогли понять, как гравитация и квантовая механика работают вместе.

«Теперь нам удалось измерить гравитационные сигналы при самой маленькой из когда-либо зарегистрированных масс, а это означает, что мы стали на один шаг ближе к пониманию того, как гравитация работает в тандеме.

«С этого момента мы начнем уменьшать размер источника, используя эту технику, пока не достигнем квантового мира с обеих сторон.

«Понимая квантовую гравитацию, мы можем разгадать некоторые загадки нашей Вселенной – например, как она возникла, что происходит внутри черных дыр или объединить все силы в одну большую теорию».

Правила квантового мира до сих пор не до конца поняты наукой, но считается, что частицы и силы на микроскопическом уровне взаимодействуют иначе, чем с объектами нормального размера.

Ученые из Саутгемптона провели эксперимент вместе с учеными из Лейденского университета в Нидерландах и Института фотоники и нанотехнологий в Италии, финансируемый грантом EU Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).

В их исследовании использовалась сложная установка, включающая сверхпроводящие устройства, известные как ловушки, с магнитными полями, чувствительными детекторами и усовершенствованной виброизоляцией.

Слабая сила тяги, всего 30 ампер, была измерена на частице размером всего 0,43 мг при выдерживании ее при температуре замерзания до одной сотой градуса выше. Абсолютный ноль — Около -273 градусов Цельсия.

Расширение горизонтов квантовых исследований

Профессор физики Хендрик Ульбрихт, также работающий в Университете Саутгемптона, сказал, что полученные результаты открывают дверь для будущих экспериментов между более мелкими объектами и силами.

Он добавил: «Мы расширяем границы науки, что может привести к новым открытиям о гравитации и квантовом мире.

«Наша новая технология, использующая криогенные температуры и устройства для изоляции вибрации частиц, вероятно, станет перспективой для измерения квантовой гравитации.

«Разгадка этих тайн поможет нам раскрыть больше тайн строения Вселенной, от мельчайших частиц до крупнейших космических структур».

Ссылка: «Измерение гравитации с помощью поднятых масс в миллиграммах», Тим М. Фокс и Деннис Дж. Уитенбрук, Джимми Плаг, Нуд ван Хальтерен, Жан-Поль ван Соест, Андреа Венанти, Хендрик Ульбрихт и Тьерк Х. Остеркамп, 23 февраля 2024 г., Развитие науки.
doi: 10.1126/sciadv.adk2949