Pentru prima dată în istorie, un grup de cercetători a reușit să măsoare gravitația la nivelul particulelor subatomice, folosind un sistem inovator bazat pe supraconductori și câmpuri magnetice. Deși gravitația a fost observată și studiată în mod repetat la scară cosmică, până acum nu a fost posibilă măsurarea acesteia la nivelul particulelor, o realizare care deschide noi direcții pentru înțelegerea fenomenului la scară microscopică.
Această descoperire ar putea deschide calea pentru dezvoltarea unei teorii a gravitației cuantice, un domeniu care a rămas până acum un mister pentru oamenii de știință. Potrivit acestei teorii, am putea înțelege mai bine interacțiunile dintre particulele subatomice și fenomenele cosmice, inclusiv comportamentul materiei întunecate și al găurilor negre.
Gravitația la nivel microscopic: o provocare pentru știință
Deși teoria relativității a lui Einstein a demonstrat în mod repetat că gravitația este o forță fundamentală a universului, aceasta nu a fost niciodată măsurată la nivelul particulelor mai mici decât masa Planck (aproximativ 22 micrograme). Conform cercetătorilor, gravitația este o forță ce interacționează diferit la scala microscopică, iar forțele cuantice nu pot fi studiate folosind metodele convenționale. În ciuda acestui fapt, mecanica cuantică și gravitația nu au fost încă unite într-o teorie completă, iar știința a încercat timp de un secol să înțeleagă cum funcționează împreună.
Tim M. Fuchs, unul dintre cercetătorii principali din cadrul acestui proiect, afirmă că progresul obținut ar putea deschide ușa pentru viitoarele cercetări asupra gravitației cuantice. „Pentru prima dată, am izolat gravitația ca o forță de legătură pentru obiecte foarte mici. Acesta este un pas important în studierea gravitației la nivel subatomic”, a explicat Fuchs într-un comunicat al Universității din Southampton.
Sistemul inovator bazat pe levitație magnetică
Pentru a realiza măsurători atât de precise, cercetătorii au folosit un sistem de levitație magnetică, un dispozitiv care permite suspendarea unui obiect printr-un câmp magnetic. Acest sistem are un amortisment extrem de scăzut și funcționează într-un mediu cryogenic cu zgomot minim, ceea ce îl face ideal pentru studiile de fizică cuantică.
Sistemul folosit de Fuchs și echipa sa a fost construit pentru a măsura interacțiunile gravitaționale la nivelul particulelor mici, folosind supraconductori care captează particulele într-un câmp magnetic. Cu ajutorul unor detectoare ultrasensibile și a unui sistem de izolare avansată, cercetătorii au reușit să măsoare gravitația unei particule de 0,43 miligrame, care a generat o atracție gravitațională de 30 attonewtoni.
Următorii pași în cercetarea gravitației cuantice
Deși experimentele actuale au fost realizate pe particule de dimensiuni mai mari, cercetătorii intenționează să repete aceste măsurători pe particule tot mai mici, pentru a ajunge la gravitația la scară cuantică. „Acum că am reușit să măsurăm semnalele gravitaționale pentru masa cea mai mică înregistrată vreodată, suntem foarte aproape de a înțelege cum gravitația și mecanica cuantică funcționează împreună”, a declarat Fuchs.
Experimentele de acest tip ar putea duce la unificarea teoriilor care explică cele patru forțe fundamentale ale universului: electromagnetismul, forța nucleară tare, forța nucleară slabă și gravitația. În opinia cercetătorilor, acest progres ar putea oferi o explicație completă a fenomenelor misterioase ale universului, inclusiv ce se întâmplă la interiorul găurilor negre și cum funcționează materia întunecată.
Viitorul gravitației cuantice
Măsurătorile obținute de cercetători în cadrul acestui experiment reprezintă o piatră de temelie în înțelegerea gravitației la nivel microscopic. Conform cercetătorilor, măsurătorile au fost realizate într-un cadru extrem de precis, folosind un sistem care minimizează interferențele externe, iar viitoarele cercetări ar putea revoluționa înțelegerea noastră asupra universului. „Aceste rezultate ar putea fi cheia pentru a înțelege legile fundamentale ale universului la nivel subatomic”, conchide Fuchs.
Cu toate acestea, progresul în acest domeniu se află încă la început, iar următoarele etape vor include extinderea experimentelor pentru a înțelege cum gravitația cuantica poate fi aplicată la scale mai mici și cum ar putea explica fenomenele încă neînțelese de știință.
