นักฟิสิกส์ในออสเตรียได้วัดสนามโน้มถ่วงจากวัตถุที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา นั่นคือ ทรงกลมสีทองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 2 มม. การวัดโดยใช้เครื่องชั่งบิดเบี้ยวขนาดเล็ก เป็นการปูทางไปสู่โพรบโน้มถ่วงที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถเปิดเผยธรรมชาติของควอนตัมของแรงโน้มถ่วงได้ เป็นเวลาหลายปี ที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์และกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน
ได้รับการทดสอบที่เข้มงวดมากขึ้น
การทดสอบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสังเกตทางดาราศาสตร์และการทดลองในห้องปฏิบัติการ โดยปกติ มวลที่ให้สนามโน้มถ่วงในระยะหลังจะเป็นวัตถุขนาดใหญ่หลายกิโลกรัมหรือมากกว่านั้น นั่นคือความจำเป็นในการชดเชยจุดอ่อนโดยธรรมชาติของแรงโน้มถ่วง
ในทางตรงกันข้าม ผลงานล่าสุดใช้ทรงกลมทองคำที่มีมวลเพียง 92 มก. เป็นแหล่งกำเนิด Markus AspelmeyerและTobias Westphalจากสถาบัน Quantum Optics และข้อมูลควอนตัมในกรุงเวียนนาและเพื่อนร่วมงานได้วางตำแหน่งมวลนี้ห่างจากทรงกลมทองคำขนาดเล็กอีกสองสามมิลลิเมตรที่มีมวลเท่ากันซึ่งอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของแท่งแก้วยาว 4 ซม. แกนถูกแขวนไว้ตรงกลางด้วยเส้นใยซิลิกา ในขณะที่ลูกที่สามที่ปลายสุดของแกนทำหน้าที่เป็นตัวถ่วงดุล
“เครื่องชั่งบิดเบี้ยว” ดังกล่าวถูกใช้มานานกว่า 200 ปีเพื่อวัดแรงโน้มถ่วงได้อย่างแม่นยำ แนวคิดก็คือมวลต้นทางดึงปลายใกล้ของแท่งเข้าหาตัวมันเอง ทำให้เส้นใยหรือลวดแขวนลอยหมุน โดยการวัดการหมุนนี้และทำให้สมดุลกับความแข็งของเส้นลวด ความแข็งแรงของปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงสามารถคำนวณได้ ความจริงที่ว่าแถบเคลื่อนที่ในแนวนอนหมายความว่ามันเปิดรับสนามโน้มถ่วงที่ใหญ่กว่ามากของโลกน้อยกว่ามาก
กลยุทธ์การลดเสียงรบกวน
ความท้าทายที่สำคัญของการทดลองดังกล่าวคือการคัดแยกเสียงรบกวน Aspelmeyer และเพื่อนร่วมงานทำสิ่งนี้โดยวางเครื่องชั่งในสุญญากาศเพื่อจำกัดการรบกวนทางเสียงและความร้อน ในขณะเดียวกันก็ต่อสายดินของมวลแหล่งกำเนิดและวางเกราะป้องกันฟาราเดย์ระหว่างมวลกับมวลทดสอบเพื่อลดการโต้ตอบทางแม่เหล็กไฟฟ้า นอกจากนี้ ส่วนใหญ่เก็บข้อมูลในเวลากลางคืนเพื่อลดแหล่งกำเนิดแรงโน้มถ่วงโดยรอบ นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากแรงดึงดูดของมวลแหล่งกำเนิดเทียบเท่ากับการดึงบุคคลที่ยืนอยู่ 2.5 ม.
จากการทดลองหรือรถรางเวียนนาที่อยู่ห่างออกไป 50 ม.
ทรงกลมทองคำวางอยู่บนเหรียญเซ็นต์ 1 ยูโร ซึ่งถูกดัดแปลงทางดิจิทัลให้ดูเหมือนบิดเบี้ยวตามแรงโน้มถ่วงของทรงกลม รอยบุ๋มในโครงสร้างของจักรวาลความประทับใจของศิลปิน (ไม่ถึงขนาด) ว่ากาลอวกาศบิดเบี้ยวอย่างไรเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของทรงกลมสีทองขนาดเล็กเพื่อสร้างสัญญาณเหนือเสียงที่เหลือ นักวิจัยได้ใช้อุปกรณ์เพียโซอิเล็กทริกแบบโค้งงอเพื่อเคลื่อนแหล่งกำเนิดไปทางและออกจากมวลทดสอบแบบวนซ้ำ การทำเช่นนี้ที่ความถี่คงที่ (12.7 mHz) ช่วยให้พวกเขาค้นหาการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในการหมุนของเครื่องชั่ง ซึ่งวัดโดยการสะท้อนลำแสงเลเซอร์ออกจากกระจกด้านล่างซิลิกาไฟเบอร์
หลังจากทำซ้ำขั้นตอนนี้หลายร้อยครั้งในระยะเวลา 13.5 ชั่วโมง จากนั้นจึงแปลงข้อมูลอนุกรมเวลาเป็นสเปกตรัมความถี่ Aspelmeyer และเพื่อนร่วมงานได้ระบุสัญญาณที่ชัดเจนสองสัญญาณเหนือพื้นหลัง นี่คือการแกว่งตามหลักการที่ 12.7 mHz และที่ 25.4 mHz ฮาร์มอนิกที่สองที่เกิดจากความแปรผันไม่เชิงเส้นของสนามโน้มถ่วงในอวกาศ ในขณะที่นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าฮาร์โมนิกทั้งสองนั้นอยู่เหนือความถี่เรโซแนนซ์ของสมดุลการสั่นและต่ำกว่าความถี่ของเสียงที่อ่านได้
ผลลัพธ์ของนิวตัน – สำหรับตอนนี้
ด้วยการใช้กล้องบันทึกระยะทางที่เปลี่ยนแปลงระหว่างแหล่งกำเนิดและมวลทดสอบ นักฟิสิกส์ยังได้วางแผนว่าแรงโน้มถ่วงแปรผันอย่างไรในอวกาศ พวกเขากล่าวว่าข้อมูลของพวกเขา ซึ่งเป็นเส้นโค้งเรียบที่ตกลงมาเมื่อกำลังสองของระยะทาง ให้หลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับความโน้มถ่วงของนิวตัน ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังคำนวณค่าของพวกเขาเองสำหรับค่าคงที่โน้มถ่วง G ปริมาณนี้ยังคงเป็นเรื่องน่าปวดหัวสำหรับนักมาตรวิทยา เนื่องจากการวัดที่แม่นยำมากแต่ไม่สอดคล้องกันของค่านี้โดยกลุ่มต่างๆ ผลลัพธ์ของกลุ่ม – ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามการวัด 29 ครั้งในช่วงคริสต์มาสที่สงบเงียบในปี 2019 – ไม่น่าจะแก้ไขข้อพิพาทเหล่านั้นได้ ซึ่งน้อยกว่าค่า CODATA อย่างเป็นทางการที่ 6.674×10 −11ม. 3กก. -1 ประมาณ 9.5%s −2 . อย่างไรก็ตาม นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าส่วนต่างนี้อยู่ภายในความไม่แน่นอนประมาณ 10% ที่พวกเขาได้รับจากการรวบรวมแหล่งที่มาของข้อผิดพลาด
ที่เป็นระบบที่ทราบในการทดลองทั้งหมด
เมื่อมองไปข้างหน้า Aspelmeyer และเพื่อนร่วมงานโต้แย้งว่าหลักการในการทดลองของพวกเขาสามารถขยายไปสู่แหล่งที่มีขนาดเล็กกว่าได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขากล่าวว่าควรเป็นไปได้ที่จะลดสัญญาณรบกวนจากความร้อนโดยการเพิ่มปัจจัยด้านคุณภาพของไฟเบอร์ การเพิ่มมูลค่าปัจจุบันประมาณ 5 เป็นมากกว่า 20,000 อาจทำให้มวลแหล่งกำเนิดต่ำกว่ามวลพลังค์ที่ 22 ไมโครกรัม ซึ่งจะทำให้โอกาสในการตรวจสอบความโน้มถ่วงควอนตัมเพิ่มขึ้น
ในไม่ช้าแรงโน้มถ่วงของควอนตัมสามารถทดสอบได้โดยใช้อะตอมที่เย็นจัดการไปถึงจุดนั้นพวกเขาเตือนว่าต้องการการบรรเทาแหล่งที่มาของเสียงอื่นๆ อย่างไรก็ตาม พวกเขาคิดว่าปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ ตัวอย่างเช่น สัญญาณรบกวนความถี่ต่ำจากแหล่งกำเนิดของมนุษย์ สามารถลดลงได้โดยการถ่ายโอนการทดลองไปยังพื้นที่ห่างไกลที่เหมาะสม ในขณะเดียวกันกองกำลังของเมียร์เมียร์อาจถูกจำกัดด้วยการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าและการปรับสัญญาณ
Andrew Geraciจาก Northwestern University ในสหรัฐอเมริกาเห็นพ้องกันว่างานนี้อาจนำไปสู่การสืบสวนด้วยควอนตัม เขาอธิบายว่าการวางวัตถุขนาดเล็กมากลงในการวางซ้อนของควอนตัมจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าแรงโน้มถ่วงมีบทบาทในการพัวพันของระบบควอนตัมหรือไม่ “ในขณะที่ยังมีหนทางอีกยาวไกลกว่าจะสำเร็จได้” เขากล่าว “ผมคิดว่างานนี้เป็นความก้าวหน้าที่น่าตื่นเต้นในทิศทางนี้
ขณะนี้ทีมกำลังตรวจสอบกลยุทธ์ในการใช้สเฟียรอยด์ในการสร้างข้อบกพร่องของกระดูกอ่อนขึ้นใหม่ เช่นเดียวกับการตรวจคัดกรองยา เนื่องจากความเร็วของการสร้างสเฟียรอยด์เปลี่ยนแปลงไปตามอิทธิพลต่างๆ เช่น ไซโตไคน์และยา “อย่างไรก็ตาม เรามักจะคิดถึงความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการนำวิธีการสร้างทรงกลมของเราไปใช้กับการใช้งานใหม่ๆ” เนิร์นเบอร์เกอร์กล่าวเสริม
เลเซอร์ประสิทธิภาพสูงเป็นศูนย์กลางของทั้งการตรวจจับไลดาร์และการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างชาญฉลาดและแอพพลิเคชั่นการผลิตที่ชาญฉลาด ตัวอย่างเช่น Lidar มีบทบาทสำคัญในยานยนต์ไร้คนขับ เครื่องจักรก่อสร้าง และหุ่นยนต์โรงงานอัตโนมัติ ในขณะที่การประมวลผลด้วยเลเซอร์ใช้สำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์ และเซลล์แสงอาทิตย์
Credit : middletonspreserves.com monclerjacketsonlineshop.com nfopptv.com norgicpropecia.com
