瓢虫如何扭曲时空

  由马库斯·阿斯佩尔迈耶(Markus Aspelmeyer)领导的维也纳大学和奥地利科学院的研究人员已经成功地使用高度灵敏的摆锤和最小的引力测量了直径仅为2毫米的金球的引力场。该实验开辟了新的可能性,可以在以前未达到的小规模上测试引力定律。结果发表在《自然》杂志上。

  重力是自然界所有已知力量中最弱的一个,但它却在我们的日常生活中最为强烈。我们投掷的每一个球,我们投下的每一个硬币-所有物体都被地球的引力吸引。在真空中,靠近地球表面的所有物体都以相同的加速度掉落:它们的速度每秒增加约9.8 m / s。重力的强度取决于地球的质量和距中心的距离。在月球上,月球的重量大约比地球轻80倍,比地球小4倍,所有物体的下落速度要慢6倍。在瓢虫大小的星球上?物体掉落到那里的速度比地球慢300亿倍。这种大小的引力通常只出现在星系的最远区域,以俘获遥远的恒星。

瓢虫如何扭曲时空

  维也纳大学和奥地利科学院的Markus Aspelmeyer和Tobias Westphal领导的量子物理学家团队现在已经在实验室中首次展示了这些力。为此,研究人员借鉴了18世纪末亨利·卡文迪许(Henry Cavendish)进行的著名实验。

  在艾萨克·牛顿时代,人们相信重力是为天文物体(例如行星)保留的。直到卡文迪许(和前纳维尔·马斯克林)的工作才有可能证明地球上的物体也产生了自己的引力。使用优雅摆装置,卡文迪什成功地测量重力力通过引线滚珠30厘米高,并在由薄金属丝和自由悬挂的杆的端部称量160千克在1797年所谓的扭摆-两个质量块生成旋转—通过导线质量的引力可测量地偏斜。在接下来的几个世纪中,这些实验得到了进一步完善,可以以更高的精度测量重力。

  维也纳团队采纳了这个想法,并制作了卡文迪许实验的微型版本。一个重90毫克的2毫米金球作为引力质量。扭摆由一根长4厘米,厚0.5毫米的玻璃棒组成,该棒悬挂在直径为千分之几毫米的玻璃纤维上。尺寸相似的金球附着在杆的两端。参与实验的研究人员之一耶利米斯·普法夫(Jeremias Pfaff)解释说:“我们来回移动金球,形成了随时间变化的引力场。” “这导致扭摆在那个特定的激发频率上振荡。”

  然后,可以借助激光读取仅几千分之一毫米的机芯,并得出有关力的结论。困难在于保持对运动的其他影响尽可能小。合著者汉斯·赫帕赫(Hans Hepach)表示:“实验中最大的非引力作用来自维也纳实验室周围行人和有轨电车产生的地震振动:因此,我们在夜间和圣诞节假期期间获得了最佳的测量数据,当人流量少时。” 诸如静电力之类的其他影响可以通过金块之间的导电屏蔽层降低到远低于重力的水平。

  这使得首次确定具有瓢虫质量的物体的重力场成为可能。下一步,计划研究质量轻达数千倍的质量引力。

  测量小质量和小距离引力场的可能性为引力物理学的研究开辟了新的前景。在引力的行为中会发现暗物质或暗能量的痕迹,这可能是造成我们当前宇宙形成的原因。Aspelmeyer的研究人员对与量子物理学的接口特别感兴趣:可以将质量减小到足够小以使量子效应发挥作用吗?只有时间证明一切。目前,对爱因斯坦引力理论的迷恋仍然盛行。“根据爱因斯坦,万有引力是一个事实,即群众弯曲时空中,其他群众运动的结果,”第一作者托比亚斯韦斯特法尔说,‘所以我们实际上衡量这里是怎样一个瓢虫经线时空’。

侵权请联系作者。发布者:admin,转转请注明出处:/kexue/481.html

联系我们

888-800-8888

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:admin@example.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

关注微信