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

نجح الفيزيائيون في قياس الجاذبية في العالم الكمي، واكتشفوا قوة جاذبية ضعيفة على جسيم صغير واستخدموا المغناطيسات المعلقة بتقنية جديدة، مما جعل العلماء أقرب إلى حل ألغاز الكون.

اقترب العلماء خطوة واحدة من كشف القوى الغامضة في الكون بعد اكتشاف كيفية قياس الجاذبية على المستوى المجهري.

لا يفهم الخبراء تمامًا كيف تعمل القوة التي اكتشفها إسحاق نيوتن في عالم الكم الصغير.

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

طفرة في الجاذبية الكمومية

ومع ذلك، نجح الفيزيائيون في جامعة ساوثهامبتون، بالتعاون مع علماء في أوروبا، في اكتشاف قوة جاذبية ضعيفة على جسيم صغير باستخدام تقنية جديدة.

ويقولون إن هذا يمكن أن يمهد الطريق لاكتشاف نظرية الجاذبية الكمومية المراوغة.

التجربة، نشرت في التقدم العلمي استخدمت المجلة مغناطيسات عالية للكشف عن الجاذبية في الجسيمات الصغيرة، صغيرة بما يكفي لتحد عالم الكم.

انطباع الفنان عن تجربة الكم. الائتمان: جامعة ساوثامبتون

أبحاث الجاذبية الرائدة

وقال المؤلف الرئيسي تيم فوكس، من جامعة ساوثهامبتون، إن النتائج يمكن أن تساعد الخبراء في العثور على قطعة اللغز المفقودة في صورة واقعنا.

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

“الآن بعد أن نجحنا في قياس إشارات الجاذبية عند أصغر كتلة تم تسجيلها على الإطلاق، فهذا يعني أننا نقترب خطوة واحدة من إدراك كيفية عمل كل شيء معًا.

“من هنا سنبدأ بقياس المصدر باستخدام هذه التقنية حتى نصل إلى العالم الكمي من الجانبين.

“إن فهم الجاذبية الكمومية يمكن أن يحل بعض أسرار كوننا – مثل كيف بدأ، أو ما يحدث داخل الثقوب السوداء، أو كيف يتم توحيد جميع القوى في نظرية واحدة كبرى.”

لم يفهم العلم بعد قوانين عالم الكم بشكل كامل، ولكن يُعتقد أن الجسيمات والقوى على المستوى المجهري تتفاعل بشكل مختلف عن الأجسام ذات الحجم الطبيعي.

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

استخدمت دراستهم نظامًا متطورًا يتضمن أجهزة فائقة التوصيل تسمى المصائد ذات المجالات المغناطيسية والكاشفات الحساسة وعزل الاهتزازات المتقدم.

لقد تم قياس سحب ضعيف قدره 30aN فقط على جسيم صغير يبلغ 0.43 ملجم عند درجات حرارة متجمدة تزيد قليلاً عن جزء من مائة من الدرجة. الصفر المطلق – حوالي -273 درجة درجة مئوية.

توسيع حدود البحوث الكمومية

وقال هندريك أولبريخ، أستاذ الفيزياء بجامعة ساوثهامبتون، إن النتائج تفتح الباب أمام تجارب مستقبلية بين الأجسام الصغيرة والقوى.

وأضاف: “نحن ندفع حدود العلم مما يؤدي إلى اكتشافات جديدة حول الجاذبية وعالم الكم.

“إن تقنيتنا الجديدة، التي تستخدم درجات حرارة شديدة البرودة وأجهزة لعزل اهتزاز الجسيمات، ستثبت الطريق إلى الأمام لقياس الجاذبية الكمومية.

“إن كشف هذه الألغاز سيساعد في كشف العديد من أسرار الكون، من أصغر الجسيمات إلى أكبر الهياكل الكونية.”

المرجع: Tim M. Fuchs، Dennis G. Uitenbroek، Jaimy Plugge، Noud van Halteren، Jean-Paul van Soest، Andrea Vinante، Hendrik Ulbricht، and Tjerk H. Oosterkamp، “قياس الجاذبية بكتل الملليجرام في الهواء”، فبراير 2024 , التقدم العلمي.
دوى: 10.1126/sciadv.adk2949