Физики измерили гравитационное притяжение божьей коровки
Впервые была измерена гравитация маленького объекта.
Из четырех фундаментальных сил гравитация - это та, с которой мы наиболее знакомы в нашей повседневной жизни. Но, что удивительно, она самая слабая и самая трудная для измерения здесь, на Земле. Теперь физики в Австрии провели наименьшее измерение силы тяжести, эквивалентное гравитационному притяжению божьей коровки.
Масса неразрывно связана с гравитацией, поэтому каждый отдельный объект с массой, независимо от того, насколько мал, имеет пропорциональное гравитационное притяжение. Это явно связано с астрономическими объектами, такими как луны и планеты, но это также верно и для более мелких объектов здесь, на Земле. Например, если вы держите монету в руке, не только ваше гравитационное притяжение тянет монету, но и притяжение монеты также тянет вас назад. Просто оно намного слабее.
Конечно, если бы вы провели этот эксперимент на Земле, все было бы под вопросом, потому что очевидно, что гравитационное притяжение планеты намного превосходит как ваше, так и гравитационное. Так что да, вы отступаете на планете, но это одно перетягивание каната, которое вы никогда не выиграете.
И вот в чем проблема. Огромное гравитационное притяжение Земли смывает влияние между любыми двумя другими объектами на ее поверхности, что делает практически невозможным изучение этой силы в малых масштабах для ученых. Вы не можете просто заблокировать это, как вы можете с помощью других сил, таких как электромагнетизм.
Но в конце XVIII века ученый Генри Кавендиш провел элегантный эксперимент по противодействию притяжению Земли и измерению силы тяжести между двумя объектами в лаборатории. В нем используется так называемый торсионный маятник - стержень, подвешенный на тонкой проволоке с грузами на каждом конце.
Идея состоит в том, что установка больше не имеет “отдачи“ вниз, в направлении гравитационного притяжения Земли. Но он может свободно вращаться по горизонтали, поэтому, поместив другой груз большего размера рядом с грузами на концах стержня, два груза будут притягиваться друг к другу и слегка повернут стержень. Измеряя расстояние, на которое перемещается стержень, и скручивание поддерживающей проволоки, можно измерить силу тяжести между двумя грузами.
Для нового исследования исследователи из Венского университета и Австрийской академии наук сократили эксперимент. Там, где Кавендиш использовал деревянные балки и свинцовые шары весом 160 кг каждая, в новом эксперименте использовался стеклянный стержень длиной 4 см и золотые сферы шириной 2 мм и весом всего 90 миллиграммов, что примерно соответствует массе божьей коровки.
“Мы перемещаем золотую сферу вперед и назад, создавая гравитационное поле, которое меняется со временем“, - говорит Джеремиас Пфафф, автор исследования. “Это заставляет торсионный маятник колебаться с определенной частотой возбуждения“.
Затем движение было измерено лазером, и оказалось, что оно составляет всего несколько миллионных долей миллиметра, что означает наименьшую гравитационную силу, когда-либо измеренную в лаборатории. “Согласно Эйнштейну, гравитационная сила является следствием того факта, что массы искривляют пространство-время, в котором движутся другие массы“, - говорит Тобиас Вестфаль, первый автор исследования. “Итак, что мы на самом деле измеряем, так это то, как божья коровка искажает пространство-время“.
Затем команда планирует продвинуть эксперимент еще дальше, пытаясь измерить гравитацию масс в тысячи раз меньших. В этот момент, говорят они, он начинает сталкиваться с квантовой физикой.
