یک اشتباه نادر از انیشتین که راه را برای فاش کردن بزرگترین راز‌های جهان هموار می‌کند

بر اساس مطالعه‌ای که توسط مجله Science Advances منتشر شد و روزنامه انگلیسی تایمز به طور خلاصه آن را منتشر کرد، دانشمندان توانستند نیروی گرانش را بر روی یک ذره فلزی با وزن ۴۳ میلیونیم کیلوگرم یا ۰.۴۳ میلی گرم اندازه گیری کنند که کوچکترین جرمی است که تاکنون ثبت شده است.

انیشتین باور نداشت که بتوان اثرات گرانش را در سطح زیراتمی آزمایش کرد؛ اما دانشمندانی که در این مطالعه جدید مشارکت داشته اند، اطمینان دارند که می‌توانند روش خود را حدود ۱۰۰۰ برابر کوچک‌تر کنند تا در عرض ۵ تا ۱۰ سال به این مقیاس کوچک برسند.

نظریه نسبیت عام انیشتین توصیف می‌کند که چگونه اجرام پرجرم مانند ستارگان، کهکشان‌ها و سیاهچاله‌ها در مقیاس بزرگی از گرانش، فضا و زمان، یعنی به اختصار «فضا-زمان» رفتار می‌کنند، در حالی که مکانیک کوانتومی توصیف می‌کند که چگونه ذرات کوچک، مانند الکترون ها، پروتون ها، نوترون‌ها و فوتون‌ها در مقیاس کوچک ذرات زیر اتمی رفتار می‌کنند.

توجه داشته باشید که یکی از بزرگترین وظایف در علم یافتن راهی برای ترکیب این دو حوزه از فیزیک است؛ زیرا برای سه مورد از ۴ نیروی‌های اساسی که طبیعت را کنترل می‌کنند: هسته‌ای قوی، هسته‌ای ضعیف و الکترومغناطیس. می‌توان نحوه عملکرد آن‌ها را در مقیاس زیر اتمی یا کوانتومی توضیح داد. در حالی که موضوع ثابت، "عدم امکان" انجام این کار برای نیروی چهارم یعنی گرانش بوده است، بنابراین از طریق درک و فهم «گرانش» به آنچه درون سیاهچاله‌ها روی می‌دهد یا منجر به تولید انرژی تاریک می‌شود پی برد.

محققان یک ذره مغناطیسی به وزن ۰.۴۳ میلی گرم یا ۴۳ هزارم گرم ایجاد کردند که آن را از عنصر شیمیایی "نئودیمیم" که یک "فلز کمیاب" است و نماد آن ND و عدد اتمی آن ۶۰ در جدول تناوبی است ساخته اند و آن را در داخل میدان مغناطیسی در دمای ۲۷۳ درجه سانتیگراد زیر صفر به پرواز درآوردند، یعنی یک صدم درجه بالاتر از سردترین درجه، یعنی صفر مطلق. این امر تأثیر سایر نیرو‌ها را به حداقل می‌رساند تا فقط روی آن متمرکز شود. سپس یک وزنه ۲.۴ کیلوگرمی را در فاصله تقریباً یک متری قرار دادند.

هدف استفاده از نیروی گرانش کوچک ناشی از وزن ۲.۴ کیلوگرم برای جذب ذره ۰.۴۳ بود. برای انجام این کار، آن‌ها ذره ریز را تنظیم کردند تا نوسان کند و وزن ۲.۴ کیلوگرمی را برای نوسان در همان فرکانس هماهنگ کردند.

دانشمندان همچنین از وزن ۲.۴ کیلوگرمی برای تقویت نوسانات یک ذره با وزن ۰.۴۳ میلی گرم استفاده کردند و نیروی ۳۰ "اتونیوتون" را ثبت کردند که به عنوان نیروی لازم برای شتاب دادن به جرم ۱ کیلوگرم با سرعت یک متر در ثانیه شناخته می‌شود. هر ثانیه، به این معنی که هر "آتونتون" یک از ۵ یا یک از یک میلیاردم یک میلیاردم مقدار این توان است.

پروفسور تیم واکس، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت که دانشمندان در قرن گذشته تلاش کرده اند و شکست خورده اند تا بفهمند گرانش و مکانیک کوانتومی چگونه با هم کار می‌کنند. اکنون ما موفق شده ایم سیگنال‌های گرانشی را با کمترین جرمی که تاکنون ثبت شده است اندازه گیری کنیم و یک قدم به درک نحوه عملکرد گرانش در کنار هم نزدیک شده ایم و از اینجا شروع به کاهش اندازه منبع با استفاده از این تکنیک برای رسیدن به جهان کوانتوم در هر دو طرف خواهیم کرد. همچنین با درک گرانش کوانتومی، می‌توانیم برخی از اسرار جهان را حل کنیم، از جمله این که چگونه آغاز شده، چه اتفاقی در سیاه‌چاله می‌افتد، یا همه نیرو‌ها را در یک نظریه متحد کنیم.

منبع: الیوم السابع