Supergeleiders Kunnen Natuurkundigen Helpen Om 'Zwaartekrachtdeeltjes' Te Vinden

{h1}

Supergeleiders kunnen het ongrijpbare 'zwaartekrachtdeeltje' vinden, laat nieuw onderzoek zien.

Het kan mogelijk zijn om energie uit een vacuüm te halen met behulp van zwaartekracht, zegt een theoretisch natuurkundige.

Als onderzoekers erin slagen te laten zien dat dit kan gebeuren, kan dit het lang veronderstelde bestaan ​​van de graviton, het zwaartekrachtdeeltje, bewijzen en misschien wetenschappers een stap dichter brengen bij het ontwikkelen van een 'theorie van alles' die kan verklaren hoe het universum werkt zijn kleinste tot grootste schalen.

Het nieuwe onderzoek vond specifiek dat het mogelijk zou kunnen zijn om te laten zien dat gravitonen bestaan ​​door supergeleidende platen te gebruiken om een ​​fenomeen te meten met de esoterische naam van 'het gravitationele Casimir-effect'.

"Het meest opwindende aan deze resultaten is dat ze kunnen worden getest met de huidige technologie", vertelde studieauteur James Quach, een theoretisch fysicus aan de Universiteit van Tokio, aan WordsSideKick.com.

Laten zien dat gravitonen bestaan, zou wetenschappers die al lang geprobeerd hebben om een ​​"theorie van alles" te ontwikkelen die de werking van de kosmos in zijn geheel kan beschrijven, helpen. Momenteel gebruiken ze de theorie van de kwantummechanica om het universum op zijn kleinste niveau uit te leggen, en de theorie van de algemene relativiteitstheorie om het universum op zijn grootste niveau uit te leggen. Terwijl de kwantummechanica het gedrag van alle bekende deeltjes kan verklaren, beschrijft de algemene relativiteit de aard van ruimte-tijd en zwaartekracht.

De kwantummechanica suggereert dat deeltjes - inclusief het ongrijpbare graviton - zich zowel als een deeltje als een golf kunnen gedragen.

Maar de kwantummechanica laat ook zien dat de wereld een vage, surreële plek wordt op zijn kleinste niveaus. Bijvoorbeeld, atomen en andere fundamentele bouwstenen van het universum bestaan ​​feitelijk in fluxstaten bekend als "superposities", wat betekent dat ze schijnbaar op twee of meer plaatsen tegelijk kunnen worden gelokaliseerd, of tegelijkertijd in tegengestelde richtingen kunnen draaien. [Wacky Physics: The Coolest Particles in Nature]

Omdat de kwantummechanica suggereert dat een bepaald deeltje misschien niet is waar je denkt, maar in feite overal zou kunnen zijn, is een van de vele vreemde gevolgen van deze theorie dat wat misschien vacuüm (volledig lege ruimte) zou kunnen lijken, feitelijk "virtuele deeltjes" zou kunnen bevatten die regelmatig in en uit poppen. Deze spookachtige entiteiten zijn meer dan alleen theorie - ze kunnen meetbare krachten genereren.

Het Casimir-effect is zo'n kracht en kan worden gemeten als de aantrekkingskracht of afstotingskracht tussen twee spiegels die enkele nanometers (miljardste van een meter) uit elkaar worden geplaatst in vacuüm. De reflecterende oppervlakken kunnen zelfs bewegen, vanwege virtuele fotonen of lichtpakketten die verschijnen en verdwijnen uit het vacuüm tussen de spiegels.

In principe kan het Casimir-effect niet alleen gelden voor fotonen, maar ook voor zwaartekrachtdeeltjes, wat betekent dat gravitonen kunnen verschijnen en verdwijnen uit het vacuüm tussen de spiegels. Door dit effect te detecteren, konden onderzoekers daarom bewijzen dat gravitonen bestaan. Op zijn beurt zou het bestaan ​​van gravitonen aantonen dat de zwaartekracht een kwantumkarakter heeft, in staat om zich te gedragen als zowel een deeltje als een golf. Dit zou een belangrijke stap zijn in het verzoenen van kwantummechanica met algemene relativiteit.

Een dergelijk "gravitational Casimir-effect" is moeilijk te detecteren omdat gewone materie, zoals het spul waar normale spiegels van gemaakt zijn, de gravitonen niet zo goed weergeeft als het licht weerkaatst. Recente theoretische studies suggereren echter dat supergeleiders gravitonen kunnen weerspiegelen, zei Quach.

Supergeleiders zijn materialen die elektriciteit geleiden zonder weerstand. In supergeleiders condenseren elektronen tot wat bekend staat als een kwantumfluïdum dat kan stromen zonder de energie te dissiperen.

In gewone materialen worden de negatief geladen elektronen en de positief geladen atoomkernen of ionen waar ze toe behoren over het algemeen verondersteld samen te bewegen langs dezelfde trajecten of "geodeten" in ruimte-tijd. In een supergeleider hebben eerdere studies echter gesuggereerd dat het kwantumfluïdum gemaakt van de elektronen in de supergeleider niet noodzakelijk samen met de ionen in de supergeleider hoeft te bewegen, zei Quach.

Toch zullen de negatief geladen elektronen en de positief geladen ionen in de supergeleider elkaar aantrekken. Wanneer inkomende gravitonen proberen de elektronen en ionen te dwingen langs verschillende paden te bewegen, kan de aantrekkingskracht tussen de elektronen en de ionen ze bij elkaar houden, waardoor eventuele gravitonen gereflecteerd kunnen worden, zei Quach.

In gewone materie is het zwaartekracht Casimir-effect te zwak om te detecteren, en oefent slechts een honderdste van een miljardste van een biljoenste van een biljoenste uit van de hoeveelheid druk die wordt uitgeoefend door de atmosfeer van de aarde op zeeniveau. In tegenstelling tot het gebruik van supergeleiders, als het zwaartekracht Casimir-effect echt is, kan het een kracht uitoefenen die ongeveer tien keer sterker is dan verwacht van virtuele fotonen, zei Quach.

Het blijft onbekend of supergeleiders de zwaartekrachtsgolven in de echte wereld kunnen weerspiegelen. "Dit is nog steeds slechts een theorie, en totdat er experimenteel bewijs is, moeten we het niet als een feit beschouwen," zei Quach. Toch: "Ik hoop dit experiment uit te voeren," voegde hij eraan toe.

Hoewel het Casimir-effect hoofdzakelijk energie uit vacuüm zuigt, merkte Quach op dat dit niet betekent dat vacuümenergie een praktische manier is om de wereld van energie te voorzien.

"Het Casimir-effect is heel, heel klein", zei Quach. "Het kost veel moeite om het te detecteren, laat staan ​​om het als een energiebron te gebruiken."

Quach detailleerde zijn bevindingen online 25 februari in het tijdschrift Physical Review Letters.

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