【重力測量】史上最小的實驗物

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【重力測量】史上最小的實驗物

重力測量】史上最小的實驗物

物理學家進行了史上最小的重力場測量,對象是質量約為90毫克的金球。是次實驗有助我們了解重力如何與量子力學結合。

我們對重力的理解一直有所缺陷,例如無法解釋暗能量如何加速宇宙的膨脹,也不適合用於描述物體在很小尺度下行為的量子力學。其一個嘗試結合的方法是觀察小物體如何與重力起相互作用。

Image: Tobias WestphalUniversity of Vienna

奧地利維也納大學(University of Vienna)的Markus Aspelmeyer和同事進行了史上最小的實驗,他們使用專門設計的水平擺來測量半徑約為1毫米的微小金球的引力場。該金球是科學家所測量過最輕的物體。

在實驗中,當金球靠近鐘擺上的其他金球時,它們前後擺動了1.6毫米。第一個球體的引力使第二個球體移動了幾納米,從而令鐘擺擺動。

測量鐘擺的移動量可以使他們計算出第一個金球的引力場,為了測量這些微小的引力效應,他們的實驗必須極其敏感及精準。研究人員使用法拉第籠(Faraday Cage)將金球之間的電磁力屏蔽,並且他們挑選了一年中最少地震活躍的時間,在聖誕節前後的深夜中進行,而且設置真空環境,務求氣體分子不會影響結果。

Aspelmeyer表示:「維也納馬拉松比賽在我們實驗室外2公里外結束,實驗的敏感度甚至令我們檢測到比賽中衝線的第一名。」為了測試引力的最本質,實驗需要更加靈敏。研究人員已經在進一步研究實驗裝置,球體和鍾擺等設置。

Aspelmeyer補充:「事實證明,當進行以很小的質量在很小的規模上測試引力的實驗時,理論上可以探測暗能量和量子物理學, 這個實驗是一個開始,總有一天,我們甚至能夠直接測量量子系統中引力運作,以試圖統一引力和量子世界。」

Source: Nature

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