الكشف عن الجاذبية الكمومية – العلماء يفككون الشفرة الكونية التي حيرت أينشتاين

نجح الفيزيائيون في قياس الجاذبية في العالم الكمي، واكتشفوا سحب الجاذبية الضعيف على جسيم صغير باستخدام تقنية جديدة تستخدم المغناطيسات المعلقة، مما يجعل العلماء أقرب إلى حل ألغاز الكون.

اقترب العلماء خطوة أخرى من كشف القوى الغامضة للكون بعد التوصل إلى كيفية قياس الجاذبية على المستوى المجهري.

لم يفهم الخبراء أبدًا بشكل كامل كيف تعمل القوة التي اكتشفها إسحاق نيوتن في عالم الكم الصغير.

حتى أينشتاين كان في حيرة من أمر الجاذبية الكمومية، وقال في نظريته عن النسبية العامة، إنه لا توجد تجربة واقعية يمكن أن تظهر نسخة كمومية من الجاذبية.

طفرة في الجاذبية الكمومية

ومع ذلك، نجح علماء الفيزياء في جامعة ساوثهامبتون، الذين يعملون مع علماء في أوروبا، في اكتشاف قوة جذب ضعيفة على جسيم صغير باستخدام تقنية جديدة.

ويزعمون أن هذا يمكن أن يمهد الطريق لإيجاد نظرية الجاذبية الكمومية بعيدة المنال.

التجربة المنشورة في تقدم العلوم مجلة، استخدمت مغناطيسات عالية للكشف عن الجاذبية على الجسيمات المجهرية – صغيرة بما يكفي لتحد عالم الكم.

انطباع الفنان عن التجربة الكمومية. الائتمان: جامعة ساوثامبتون

أبحاث الجاذبية الرائدة

وقال المؤلف الرئيسي تيم فوكس، من جامعة ساوثامبتون، إن النتائج يمكن أن تساعد الخبراء في العثور على قطعة اللغز المفقودة في صورتنا للواقع.

وأضاف: «على مدى قرن من الزمان، حاول العلماء وفشلوا في فهم كيفية عمل الجاذبية وميكانيكا الكم معًا.

“لقد نجحنا الآن في قياس إشارات الجاذبية عند أصغر كتلة تم تسجيلها على الإطلاق، وهذا يعني أننا نقترب خطوة واحدة من إدراك كيفية عمل الجاذبية جنبًا إلى جنب.

“من هنا سنبدأ بتقليص حجم المصدر باستخدام هذه التقنية حتى نصل إلى العالم الكمي على كلا الجانبين.

“من خلال فهم الجاذبية الكمومية، يمكننا حل بعض أسرار كوننا – مثل كيف بدأ، أو ما يحدث داخل الثقوب السوداء، أو توحيد كل القوى في نظرية واحدة كبيرة.”

لا تزال قواعد عالم الكم غير مفهومة بشكل كامل من قبل العلم، ولكن يعتقد أن الجسيمات والقوى على المستوى المجهري تتفاعل بشكل مختلف عن الأجسام ذات الحجم العادي.

أجرى أكاديميون من ساوثهامبتون التجربة مع علماء في جامعة ليدن في هولندا ومعهد الضوئيات وتقنيات النانو في إيطاليا، بتمويل من منحة EU Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM).

استخدمت دراستهم إعدادًا متطورًا يشتمل على أجهزة فائقة التوصيل، تُعرف باسم الفخاخ، مع مجالات مغناطيسية، وكاشفات حساسة، وعزل متقدم للاهتزازات.

تم قياس قوة سحب ضعيفة، 30 أمبير فقط، على جسيم صغير يبلغ حجمه 0.43 ملجم عن طريق رفعه في درجات حرارة متجمدة تصل إلى جزء من مائة من الدرجة أعلاه. الصفر المطلق – حوالي -273 درجة درجة مئوية.

توسيع آفاق البحوث الكمومية

وقال أستاذ الفيزياء هندريك أولبريشت أيضًا في جامعة ساوثامبتون، إن النتائج تفتح الباب أمام تجارب مستقبلية بين الأجسام والقوى الأصغر.

وأضاف: “نحن ندفع حدود العلم التي يمكن أن تؤدي إلى اكتشافات جديدة حول الجاذبية وعالم الكم.

“إن تقنيتنا الجديدة التي تستخدم درجات حرارة شديدة البرودة وأجهزة لعزل اهتزاز الجسيمات من المرجح أن تثبت الطريق إلى الأمام لقياس الجاذبية الكمومية.

“إن كشف هذه الألغاز سيساعدنا على كشف المزيد من الأسرار حول نسيج الكون، من أصغر الجسيمات إلى أضخم الهياكل الكونية.”

المرجع: “قياس الجاذبية بالكتل المرفوعة بالملليجرام” بقلم تيم إم. فوكس، ودينيس جي. أويتنبروك، وجيمي بلج، ونود فان هالتيرين، وجان بول فان سويست، وأندريا فينانتي، وهندريك أولبريشت، وتجيرك إتش. أوستركامب، 23 فبراير 2024، تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.adk2949