الكشف عن الجاذبية الكمومية – العلماء يفككون الشفرة الكونية التي حيرت أينشتاين

نجح الفيزيائيون في قياس الجاذبية في العالم الكمي، واكتشفوا قوة جذب خافتة على جسيم صغير باستخدام تقنية جديدة تستخدم المغناطيسات المعلقة، مما جعل العلماء أقرب إلى حل ألغاز الكون.

اقترب العلماء من كشف القوى الغامضة في الكون بعد اكتشاف كيفية قياس الجاذبية على المستوى المجهري.

لم يفهم الخبراء أبدًا بشكل كامل كيف تعمل القوة التي اكتشفها إسحاق نيوتن في عالم الكم الصغير.

حتى أينشتاين كان في حيرة من أمر الجاذبية الكمومية، وذكر في نظريته النسبية العامة أنه لا توجد تجارب واقعية يمكن أن تظهر نسخة كمومية من الجاذبية.

طفرة في الجاذبية الكمومية

ومع ذلك، تمكن فيزيائيون من جامعة ساوثهامبتون، بالتعاون مع علماء أوروبيين، من اكتشاف قوة جذب ضعيفة على جسيم صغير باستخدام تقنية جديدة.

ويزعمون أن هذا يمكن أن يمهد الطريق لاكتشاف نظرية الجاذبية الكمومية المراوغة.

التجربة المنشورة في تقدم العلماء مجلة، استخدمت مغناطيسات عالية للكشف عن الجاذبية على الجسيمات المجهرية – صغيرة بما يكفي لتحد عالم الكم.

انطباع الفنان عن التجربة الكمومية. الائتمان: جامعة ساوثامبتون

أبحاث الجاذبية الرائدة

وقال المؤلف الرئيسي تيم فوكس، من جامعة ساوثهامبتون، إن النتائج يمكن أن تساعد الخبراء في العثور على الجزء المفقود من اللغز في صورتنا للواقع.

وأضاف: «على مدى قرن من الزمان، حاول العلماء، دون جدوى، فهم كيفية عمل الجاذبية وميكانيكا الكم معًا.

“الآن بعد أن نجحنا في قياس إشارات الجاذبية عند أصغر كتلة تم تسجيلها على الإطلاق، فهذا يعني أننا قريبون من إدراك كيفية عملها جنبًا إلى جنب.

ومن هناك، سنبدأ بتقليل المصدر باستخدام هذه التقنية حتى نصل إلى العالم الكمي في كلا الجانبين.

“من خلال فهم الجاذبية الكمومية، يمكننا حل بعض أسرار كوننا، مثل كيف بدأ، وما يحدث داخل الثقوب السوداء، أو توحيد كل القوى في نظرية واحدة كبرى.”

لم يفهم العلم بعد قواعد عالم الكم بشكل كامل، ولكن يُعتقد أن الجسيمات والقوى على المستوى المجهري تتفاعل بشكل مختلف عن الأجسام ذات الحجم الطبيعي.

أجرى أكاديميون من ساوثهامبتون التجربة مع علماء من جامعة ليدن في هولندا ومعهد الضوئيات وتكنولوجيا النانو في إيطاليا، وذلك بفضل تمويل من منحة EU Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).

استخدمت دراستهم إعدادًا متطورًا يشتمل على أجهزة فائقة التوصيل، تسمى المصائد، مع مجالات مغناطيسية وكاشفات حساسة وعزل متقدم للاهتزازات.

قام بقياس قوة جذب ضعيفة، 30aN فقط، على جسيم صغير يبلغ وزنه 0.43 ملجم عن طريق رفعه عند درجات حرارة متجمدة تصل إلى جزء من مائة من الدرجة أعلاه. الصفر المطلق – تقريبًا -273 درجة درجة مئوية.

توسيع آفاق البحوث الكمومية

وقال أستاذ الفيزياء هندريك أولبريشت، وهو أيضًا في جامعة ساوثامبتون، إن النتائج تفتح الباب أمام تجارب مستقبلية بين الأجسام والقوى الأصغر.

وأضاف: “نحن ندفع حدود العلم، مما قد يؤدي إلى اكتشافات جديدة حول الجاذبية وعالم الكم.

“من المرجح أن تكون تقنيتنا الجديدة التي تستخدم درجات حرارة شديدة البرودة وأجهزة لعزل اهتزازات الجسيمات هي الطريق إلى الأمام لقياس الجاذبية الكمومية.

“إن الكشف عن هذه الألغاز سيساعدنا على كشف المزيد من الأسرار حول بنية الكون، من أصغر الجسيمات إلى أكبر الهياكل الكونية. »

المرجع: “قياس الجاذبية بالكتل المليجرامية المرتفعة” بقلم تيم إم. فوكس، ودينيس جي. أويتنبروك، وجيمي بلوغ، ونود فان هالتيرين، وجان بول فان سويست، وأندريا فينانتي، وهندريك أولبريشت، وتجيرك إتش. أوستركامب، فبراير 23, 2024, تقدم العلماء.
دوى: 10.1126/sciadv.adk2949