Kwantumzwaartekracht blootleggen – Wetenschappers kraken de kosmische code die Einstein in verwarring bracht

Natuurkundigen hebben met succes de zwaartekracht in de kwantumwereld gemeten en de zwakke zwaartekracht op een klein deeltje ontdekt met behulp van een nieuwe techniek die gebruik maakt van hangende magneten, waardoor wetenschappers dichter bij het oplossen van de mysteries van het universum komen.

Wetenschappers zijn een stap dichter bij het ontrafelen van de mysterieuze krachten van het universum nadat ze hebben ontdekt hoe ze de zwaartekracht op microscopisch niveau kunnen meten.

Deskundigen hebben nooit helemaal begrepen hoe de door Isaac Newton ontdekte kracht werkt in het kleine kwantumrijk.

Zelfs Einstein was verbaasd over de kwantumzwaartekracht en zei in zijn algemene relativiteitstheorie dat geen enkel realistisch experiment een kwantumversie van de zwaartekracht kon aantonen.

Een doorbraak in kwantumzwaartekracht

Natuurkundigen van de Universiteit van Southampton zijn er echter, in samenwerking met wetenschappers in Europa, in geslaagd om met behulp van een nieuwe techniek een zwakke aantrekkingskracht op een klein deeltje te detecteren.

Ze beweren dat dit de weg zou kunnen vrijmaken voor het vinden van de ongrijpbare theorie van de kwantumzwaartekracht.

Ervaring gepubliceerd in Vooruitgang van de wetenschap magazine gebruikte krachtige magneten om de zwaartekracht op microscopisch kleine deeltjes te detecteren – klein genoeg om het kwantumrijk uit te dagen.

Artistieke impressie van het kwantumexperiment. Krediet: Universiteit van Southampton

Baanbrekend zwaartekrachtonderzoek

Hoofdauteur Tim Fox, van de Universiteit van Southampton, zei dat de bevindingen experts kunnen helpen het ontbrekende stukje van de puzzel in ons beeld van de werkelijkheid te vinden.

Hij voegde eraan toe: “Een eeuw lang hebben wetenschappers geprobeerd te begrijpen hoe zwaartekracht en kwantummechanica samenwerken, maar ze zijn er niet in geslaagd.

“We zijn er nu in geslaagd zwaartekrachtsignalen te meten bij de kleinste massa ooit gemeten, wat betekent dat we een stap dichter bij het begrip zijn van hoe de zwaartekracht samenwerkt.

“Vanaf hier zullen we beginnen met het verkleinen van de bron met behulp van deze techniek totdat we aan beide kanten de kwantumwereld bereiken.

“Door de kwantumzwaartekracht te begrijpen, kunnen we enkele mysteries van ons universum oplossen – zoals hoe het begon, wat er gebeurt in zwarte gaten, of het verenigen van alle krachten in één grote theorie.”

De regels van de kwantumwereld worden nog steeds niet volledig begrepen door de wetenschap, maar er wordt aangenomen dat deeltjes en krachten op microscopisch niveau anders interageren dan met objecten van normale grootte.

Academici uit Southampton voerden het experiment uit met wetenschappers van de Universiteit Leiden in Nederland en het Instituut voor Fotonica en Nanotechnologie in Italië, gefinancierd door een EU Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM) subsidie.

Hun onderzoek maakte gebruik van een geavanceerde opstelling met supergeleidende apparaten, bekend als vallen, met magnetische velden, gevoelige detectoren en geavanceerde trillingsisolatie.

Een zwakke trekkracht, slechts 30 ampère, werd gemeten op een deeltje zo klein als 0,43 mg door het op vriestemperaturen tot een honderdste graad daarboven te houden. Absolute nulpunt – Ongeveer -273 graden Celsius.

De horizon van kwantumonderzoek verbreden

Professor natuurkunde Hendrik Ulbricht, eveneens aan de Universiteit van Southampton, zei dat de resultaten de deur openen voor toekomstige experimenten tussen kleinere objecten en krachten.

Hij voegde eraan toe: “We verleggen de grenzen van de wetenschap die zouden kunnen leiden tot nieuwe ontdekkingen over de zwaartekracht en de kwantumwereld.

“Onze nieuwe technologie die cryogene temperaturen en apparaten gebruikt om deeltjestrilling te isoleren, zal waarschijnlijk de weg voorwaarts bewijzen voor het meten van de kwantumzwaartekracht.

“Het ontrafelen van deze mysteries zal ons helpen meer geheimen te ontdekken over de structuur van het universum, van de kleinste deeltjes tot de grootste kosmische structuren.”

Referentie: “Het meten van de zwaartekracht met opgeheven massa's in milligrammen” door Tim M. Vos en Dennis J. Uitenbroek, Jimmy Plug, Noud van Halteren, Jean-Paul van Soest, Andrea Venanti, Hendrik Ulbricht en Tjerk H. Osterkamp, ​​23 februari 2024, Vooruitgang van de wetenschap.
doi: 10.1126/sciadv.adk2949