'Big G': Wetenschappers Pinnen Op Ongrijpbare Gravitationele Constante

{h1}

Een nieuwe methode voor het meten van de zwaartekrachtsconstante kan helpen bij het vinden van bewijs van extra ruimte-tijd dimensies.

Een fundamentele constante die de grootte van de zwaartekracht tussen alle objecten instelt, is uiteindelijk vastgezet met behulp van het eigenzinnige kwantumgedrag van kleine atomen.

De nieuwe resultaten kunnen helpen bij het vaststellen van de officiële waarde van de zwaartekrachtsconstante, en kunnen zelfs wetenschappers helpen bij het vinden van bewijs van extra ruimte-tijd dimensies, zei medestudent Guglielmo Tino, een atoomfysicus aan de Universiteit van Florence in Italië. [Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings]

Ongrijpbare waarde

Volgens de legende formuleerde Sir Isaac Newton eerst zijn theorie van zwaartekracht na het kijken naar een vallende appel. In de vergelijkingen van Newton groeit de zwaartekracht met de massa van twee objecten in kwestie, en de kracht wordt zwakker naarmate de objecten verder van elkaar verwijderd zijn. De Engelse polymath wist dat de massa van de objecten moest worden vermenigvuldigd met een constante, of 'grote G', om te komen tot de zwaartekracht tussen deze twee objecten, maar hij was niet in staat om de waarde ervan te berekenen. ("Big G" is anders dan "little g", wat de lokale zwaartekrachtversnelling op aarde is.)

In 1798 berekende wetenschapper Henry Cavendish grote G om de massa van de aarde te bepalen. Om dit te doen, hing Cavendish halters op een draad, met enorme loden bollen geplaatst op verschillende afstanden in de buurt, en vervolgens gemeten hoeveel de halters geroteerd in reactie op de aantrekkelijke aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de naburige halter. [6 weird feiten over zwaartekracht]

Sindsdien heeft bijna elke poging om grote G te meten, enige variatie in de Cavendish-methode gebruikt. Veel van die experimenten kregen redelijk precieze waarden, die niet met elkaar overeenkwamen. Dat komt omdat het te moeilijk was om alle mogelijke bronnen van fouten in de gecompliceerde systemen te identificeren, zei Holger Müller, een atoomfysicus aan de Universiteit van Californië, Berkeley, die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

"De zwaartekracht is gewoon super klein, dus alles van luchtstromingen tot elektrische ladingen kan een vals resultaat opleveren," vertelde Müller aan WordsSideKick.com.

Als gevolg hiervan is grote G bekend met veel minder precisie dan andere fundamentele constanten, zoals de snelheid van het licht of de massa van een elektron, vertelde Tino WordsSideKick.com.

Cool blijven

De grote systemen leken niet te werken, dus besloten de onderzoekers om heel klein te gaan.

Het team koelde rubidium-atomen tot net boven de temperatuur van het absolute nulpunt (minus 459,67 graden Fahrenheit of minus 273,15 graden Celsius), waar atomen nauwelijks bewegen. De onderzoekers lanceerden de atomen vervolgens naar boven in een vacuümbuis en lieten ze vallen, in wat een atomische fontein wordt genoemd.

Ze hebben ook enkele honderden ponden wolfraam in de buurt geplaatst.

Om te zien hoe het wolfraam het zwaartekrachtsveld vervormde, wendden ze zich tot de kwantummechanica, de bizarre regels die subatomaire deeltjes regeren. Op kleine schaal kunnen deeltjes zoals atomen zich ook gedragen als golven - wat betekent dat ze twee verschillende paden tegelijkertijd kunnen nemen. Dus het team splitste de paden die de rubidium-atomen namen terwijl ze vielen, en gebruikte toen een apparaat genaamd een atomaire interferometer om te meten hoe de golfvormen van die paden verschoven. De verschuiving van de pieken en dalen van de paden bij het opnieuw samenvoegen was een resultaat van de zwaartekracht van de wolfraammassa's.

De nieuwe meting van G - 6.67191 (99) X 10 ^ -11 meter in blokjes / kilogram seconden ^ 2 - is niet zo precies als de beste maten, maar omdat het gebruik maakt van enkelvoudige atomen, kunnen wetenschappers meer vertrouwen hebben dat de resultaten niet scheef door verborgen fouten die de meer ingewikkelde opstellingen van eerdere experimenten verijdelden, vertelde Tino WordsSideKick.com.

De prestatie is indrukwekkend, zei Müller.

"Ik dacht dat dit experiment bijna onmogelijk zou zijn, omdat de invloed van die massa's [op zwaartekracht] gewoon heel klein is," vertelde Müller aan WordsSideKick.com. "Het is echt een grote doorbraak."

Nieuwe waarde

Het nieuwe experiment wekt de hoop dat toekomstige metingen eindelijk kunnen worden vastgesteld op een meer precieze waarde voor grote G.

De bevindingen kunnen wetenschappers ook helpen ontdekken of er iets bizarder aan de hand is. Sommige theorieën suggereren dat extra dimensies de zwaartekrachtvelden in onze eigen vierdimensionale wereld kunnen vervormen. Deze vervormingen zouden waarschijnlijk heel subtiel zijn en zouden alleen merkbaar zijn op zeer kleine afstanden. Sterker nog, anderen hebben gesuggereerd dat de verschillende resultaten die andere laboratoria hebben gekregen, veroorzaakt werden door deze extradimensionale intrusie, zei Tino.

Door methodologische fouten uit te sluiten, kon de nieuwe techniek worden gebruikt om bewijs van extra dimensies te vinden, zei hij.

De nieuwe waarde van G werd vandaag (18 juni) gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Volg Tia Ghose op tjilpen en Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com