» »

Izmerili najšibkejšo gravitacijsko silo doslej

Izmerili najšibkejšo gravitacijsko silo doslej

Slo-Tech - Raziskovalci z Univerze na Dunaju so izmerili jakost gravitacije med dvema majhnima kroglama v laboratoriju, kar je bistveno pomembnejši in predvsem težji dosežek, kot bi pričakovali. Dve zlati krogli z maso 90 miligramov sta bili na razdalji od 2,5 do 5,8 milimetra sta se v povprečju privlačili s silo 9 . 10-14 N. In to so uspeli izmeriti, o čemer pišejo v Nature.

Gravitacija je med štirimi osnovnimi silami (močna, šibka, elektromagnetna) daleč najšibkejša, a ima neskončen domet (tudi elektromagnetna sila ga ima). Zaradi tega se njen vpliv pozna šele pri velikih masah in ogromnih razdaljah. V resnici dolgo časa nismo bili prepričani, kako se obnaša na zelo kratkih razdaljah in pri nizkih masah, ker tega ni bilo možno izmeriti. Iz drugih meritev so seveda ekstrapolirali zakone, ki so dobro popisovali obnašanje, a pravega dokaza ni bilo. Kasneje se je z napredkom tehnike letvica dosegljivih meritev pomikala čedalje niže.

Za meritev gravitacijskih valov, ki nastanejo ob premikih astronomskih mas, so morali izdelati instrument, ki v dolžino meri štiri kilometre in je sposoben izmeriti razlike v dolžini, ki ustreza desettisočinki premera atoma. Tako šibka je gravitacija.

Na Dunaju so izmerili gravitacijsko silo, ki je ustrezala pospešku 2 x 10-11 m/s2, za kar je bilo treba sistem opazovati več kot pol dneva. Natančnost eksperimenta so ocenili tako, da so povratno izračunali gravitacijsko konstanto, ki se je od znane vrednosti razlikovala za devet odstotkov. Za meritve tako šibkih efektov je to izjemen rezultat. Pri meritvah so morali upoštevati cel kup motenj, saj je bila merjena gravitacijska sila primerljiva s silo, ki jo je imel človek na razdalji tri metre ali tramvaj, ki pelje 50 metrov od stavbe. Eksperiment je potekal pod vakuumom, še prej pa so posodo prepihali z ioniziranim dušikom, da so jo razelektrili. Nato so med krogli dali še Faradayevo kletko.

Merjenje gravitacijskega privlaka tako majhnih objektov pa ima še druge namene, ne le potrjevanje teorije gravitacije. Ta namreč še vedno ni v skladu s kvantno mehaniko, kar pomeni, da moramo na mikroskopski svet gledali z drugimi očali kakor na astronomskega. To fizike strašno moti, a teorije poenotenja še ni na vidiku. Sposobnost, da spremljamo gravitacijske efekte na objekte, ki so dovolj majhni in blizu, da so kvantni efekti očitni, je eden izmed zidakov, ki je potreben za odkritje teorije poenotenja.

Meritve so izvajali s torzijskim nihalom. Na enem koncu paličice je ena masa, paličica pa je obešena na sredini, tako da se lahko vrti v ravnini. Zaradi gravitacijske sile se nihalo nekoliko zavrti, kar merimo z zrcalom, ki je prav tako na sredini. Na drugem koncu paličice je protiutež.

26 komentarjev

win64 ::

Pohvale za zelo razumljiv poljudno-znanstveničlanek. Iz njega sem veliko izvedel o izzivih današnjih fizikov.
Priporočam tudi klik na link v članku: Fundamental interaction @ Wikipedia

Zvezdica27 ::

zakaj pa tako lahke objekte? Saj bi bilo lažje, če bi imeli težje, pardon, z večjo maso?

In kako točno so eliminirali okolišče predmete iz enačbe (ali pač v stilu, da vse znotraj zemlje se pač samo upošteva središče)?

zz

gus5 ::

Merjenje gravitacijskega privlaka tako majhnih objektov pa ima še druge namene, ne le potrjevanje teorije gravitacije. Ta namreč še vedno ni v skladu s kvantno mehaniko
1) Einstein: gravitacija kot samostojna interakcija ne obstaja, je le manifestacija interakcije med maso in prostor-časom - valovanje v prostor-času je dokazano;
2) kvantna mehanika: gravitacija je samostojna interakcija, pogojena z obstojem gravitona - graviton ni dokazan, verjetno sploh ne obstaja.

MrStein ::

Zvezdica27 je izjavil:

zakaj pa tako lahke objekte? Saj bi bilo lažje, če bi imeli težje, pardon, z večjo maso?

Zato, da ugotovijo, ali gravitacija na majhnih predmetih dela enako kot na velikih.
Motiti se je človeško.
Motiti se pogosto je neumno.
Vztrajati pri zmoti je... oh, pozdravljen!

Invictus ::

Zdaj naj pa samo še pogruntajo kako se gravitacijska sila ustvari in manipulira, da končno dobimo antigravitacijski pogon :D
"Life is hard; it's even harder when you're stupid."

http://goo.gl/2YuS2x

7982884e ::

a ima neskončen domet.


Enako kot ostale sile?

Zvezdica27 ::

lp,

dobro, če sta bil objekta "fiksna" glede na zemljo, potem enakomerno premikajoči se sistem (predvsem kjer so vsi v isti hitrosti, torej "zemlja" ne more vplivati na te meritve in pač zanemariš, odšteješ silo privlačnosti zemlje, kajne? Vsaj odgovor 2 mi je jasen. Vsaj na grobo, četudi zemlja tako močno krivi prostor čas, da ne vem ali to kaj vpliva na medsebojni privlak tu in v primeru/primerjavi, da sta sredi vesolja.

Zdaj glede mase... po enačbah bi se morala ne glede na maso gravitacija obnašati enako - torej s tem testirajo specialno teorijo relativnosti (v enakomerno premikajočem se sistemu, kjer ni razlik v hitrosti)?

In kaj so ugotovili - so potrdili dosedanje enačbe, teorijo?

KOlikor jaz razumem, so prostor, čas in samo dejstvo mase (oz. energija) sami po sebi fakt obstoja ... materije. Vse posledice tudi. Torej je vse to samo neka "pozitivna vrednost" posledica nastanka ... materije po big bangu, morda podobno, kot si v kvantnem svetu delci sposoddijo energijo in jo vrnejo in je neto 0.

je pa to za laika zelo zanimivo, sam tako j ko te nekaj zanima trčiš v zid neznanja, ko je na koncu vse diferencial ali integral enačb, ti pa ne štekaš za kaj se gre...

zz

korenje3 ::

Z optičnim interferometrom se lahko meri nanometrske pomike. Največji podvig je bil verjetno stabilizirati kroglo na nitki, da se ni premikala. Potem pa še preprečiti motnje, ko so približevali drugo kroglo.
Pentium I7 3770k@4,5Ghz; 16GB RAM@2133MHz; ASUS Radeon 6850 1GB;
SSD Kingston hyperX 240GB; 30" HPZR30w monitor;
BeQuiet! E9 580W; http://www.the-nox.com

sbawe64 ::

Mimoleteči nevtroni niso nič vplivali na meritev ?
2020 is new 1984
Corona World order

DamijanD ::

Nevtroni ali nevtrini?

Zvezdica27 ::

A je tle kak fizik?

Je tle kak fizik?

Zgodovina sprememb…

sbawe64 ::

DamijanD je izjavil:

Nevtroni ali nevtrini?

Se popravljam, nevtrini.
2020 is new 1984
Corona World order

ripmork ::

Pohvale za novico / članek, te stvari mi je vedno fascinantno brat. Sem pa ravno pred kratkim gledal en video z razlago, kako preko vedno bolj natančnih atomskih ur lahko merijo točno to - razliko v gravitaciji pri vedno manjših razdaljah. Najnovejše (in noro natančne) atomske ure na različnih pozicijah višine (govorimo že o centimetrih oz. nekaj deset cm) prikažejo časovna odstopanja, kakršnih prej ni bilo zaznat, preko njih (gravitacija kot pojav ukrivljenosti prostora in časa) pa se da tudi vedno bolj natančno razbirati efekt gravitacije...

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: ripmork ()

Zvezdica27 ::

kot jaz razumem gravitacija ni posledica ukrivljenosti prostora in časa ampak del tega - torej ne posledica, pač pa elementarna komponenta same mase. Saj to je prereaknje o oslovi senci...

Pa kakor jaz razumem, ure ne bi smele odstopati zaradi gravitacije same, pač pa zaradi različne hitrosti (tisti ulomek koren iz 1-v2/c2). Zdaj če neko telo pada in zaradi g pridobiva hitrost potem ja, je to posledica gravitacije, ampak vezano je na hitrost, ne gravitacijo.

zz

MadMicka ::

Gravitacija ukrivlja čas-prostor in tako vpliva tudi na čas. Če eden od dvojčkov živi ob morju, drugi pa npr. na Himalaji, kjer je gravitacijski vpliv Zemlje manjši, se bo prvi prej postaral kot drugi, tako naj bi bilo.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: MadMicka ()

Zvezdica27 ::

ja, samo to je zaradi kotne hitrosti zemlje. Višje si, hitreje se gibaš (glede na oddaljenost od središča mase) in razlika v hitrosti spreminja koren iz 1-v2/c2, tako da čas iz vidika počasnejšega za hitrejšega teče "počasneje".

Tako jaz razumem. Ne zaradi gravitacije, pač pa hitrosti.

Tudi vse razlage ukrivljenosti prostor-časa so na primeru: tip v vesoljski ladji in tip, ki je pri miru. Nič gravitacije, samo hitrost.

Saj pravim, a je kak jebeni fizik tu, da to razpucamo?

zz

https://study.com/academy/lesson/theory...

tle spodaj imaš enačbo, čisto na dnu.

Samo t, v in c so faktor, pri čemer je c konstanta ane? Torej - samo hitrost vpliva na čas. NIč težnost /razen kolikor zaradi težnsoti pospešuješ in greš hitreje=.

zz

Zgodovina sprememb…

BigWhale ::

Zvezdica27 je izjavil:

ja, samo to je zaradi kotne hitrosti zemlje. Višje si, hitreje se gibaš (glede na oddaljenost od središča mase) in razlika v hitrosti spreminja koren iz 1-v2/c2, tako da čas iz vidika počasnejšega za hitrejšega teče "počasneje".

Tako jaz razumem. Ne zaradi gravitacije, pač pa hitrosti.



Ne. Oz. priblizno. Oboje je. Je pa odvisno kje si. Visje kot si, pocasneje se moras gibati, da ostanes v orbiti. Bolj si oddaljen od Zemlje, manjsi je gravitacijski vpliv in zate tece cas hitreje. Vendar, ker se gibljes hitreje kot tvoj dvojcek na Zemlji, pa tebi cas tece pocasneje.

GPS sateliti pridelajo nekaj cez 40 mikrosekund naskoka pred urami na Zemlji zaradi manjse gravitacije. Hkrati pa se zaradi same hitrosti satelitov, glede na povrsje Zemlje ure upocasnijo za nekaj manj kot 10 mikrosekund.

Zvezdica27 je izjavil:


Tudi vse razlage ukrivljenosti prostor-časa so na primeru: tip v vesoljski ladji in tip, ki je pri miru. Nič gravitacije, samo hitrost.


Upocasnitev casa zaradi hitrosti gibanja pokriva specialna relativnost, upocasnitev zaradi gravitacije pa splosna relativnost. Trik je potem se pri splosni relativnosti, ker velja tudi equivalency principle. Einstein je povedal, da ce si v zaprti sobi in ne vidis ven ni fizikalnega poizkusa s katerim bi lahko ugotovil ali se gibljes pospeseno s silo 1G ali pa si samo zaprt v eni sobi na Zemlji in nate deluje gravitacija z 1G.

BigWhale ::

Zvezdica27 je izjavil:


https://study.com/academy/lesson/theory...
tle spodaj imaš enačbo, čisto na dnu.

Samo t, v in c so faktor, pri čemer je c konstanta ane? Torej - samo hitrost vpliva na čas. NIč težnost /razen kolikor zaradi težnsoti pospešuješ in greš hitreje.


To je samo specialna relativnost.

Tukaj je kr ok razlozen. :)



reeves ::

Zvezdica27 je izjavil:

ja, samo to je zaradi kotne hitrosti zemlje. Višje si, hitreje se gibaš (glede na oddaljenost od središča mase) in razlika v hitrosti spreminja koren iz 1-v2/c2, tako da čas iz vidika počasnejšega za hitrejšega teče "počasneje".

Tako jaz razumem. Ne zaradi gravitacije, pač pa hitrosti.

Tudi vse razlage ukrivljenosti prostor-časa so na primeru: tip v vesoljski ladji in tip, ki je pri miru. Nič gravitacije, samo hitrost.

Saj pravim, a je kak jebeni fizik tu, da to razpucamo?

zz

https://study.com/academy/lesson/theory...

tle spodaj imaš enačbo, čisto na dnu.

Samo t, v in c so faktor, pri čemer je c konstanta ane? Torej - samo hitrost vpliva na čas. NIč težnost /razen kolikor zaradi težnsoti pospešuješ in greš hitreje=.

zz

Time dilation se temu reče. Povzroča ga oboje...hitrost in gravitacija.

Zgornja formula izračuna zamik povzročen zaradi hitrosti. Dodati moraš še zamik povzročen zaradi gravitacije in dobiš skupni zamik, ki je pa lahko pozitiven ali pa negativen. Odvisno od referenčne točke.

Time dilation @ Wikipedia

Okapi ::

Zaradi tega se njen vpliv pozna šele pri velikih masah in ogromnih razdaljah
Katera je tista "ogromna razdalja", brez katere ne bi ves čas dobro čutil gravitacije, še zlasti, ko grem po stopnicah gor?;)

Zvezdica27 ::

yo.

Berem feynman lectures in splošne t. rel. še nisem prebral ;)

torej splošna pa vključuje gravitacijo?

Specialna - kot pravite - se osredotoča samo na hitrost.

Bom v roku par dni. Zanimivo je - kar doslej še nihče ni povedal - kako feynman razlaga, da je zadeve zasnoval in videl že Newton, sam pač ni še mogel, znal doreči zadev. potem Maxwell, sam pač nista še mogla narediti "preskoka", potem pa še par modelov in na koncu je Einstein vse povezal skupaj, ko so vse zadeve dozorele. Zanimivo je tudi, kako rezulate dobiš s poenostalvjanjem, fakin noro napisano.

zz

reeves ::

Ne samo na hitrost.
Na grobo bi lahko rekel, da specialna = splošna - gravitacija

V specialni teoriji so Newtonove enačbe povsem točne, ker je osnova za izračune prostor, kot si ga je zamislil Minkowski.
V resnici pa niso točne. Obstajajo razlike, ki jih opiše pa splošna teorija.
No, tudi splošni teoriji se zatakne v ekstremnih primerih (kvantna mehanika, črne luknje).
V praksi v 99% uporabljamo Newtona, ker je zelo enostaven, napake so pa zanemarljive. Razen v določenih situacijah (GPS).

BigWhale ::

Newton je v grobem opisal stanje in posledice gravitace, ni pa znal bolj natancno razloziti zakaj tako je. Einstein ga je pa pri tem nekoliko dopolnil.

reeves ::

V bistvu gre za kar precejšnjo oz. ogromno razliko gledano iz znanstvenega vidika.

Newton je gravitacijo zelo dobro poznal in opisal. Vedel je, da jo imajo vsa telesa ni pa vedel kaj točno jo povzroča in kako se prenaša. Graviton je še vedno samo teoretični delec. Poznal jo je dovolj dobro, da imamo tudi Newtonove zakone gibanja, ki jih vsakodnevno uporabljamo.

Ni pa vedel ene stvari. Da gravitacija vpliva tudi na prostor-čas. To je pa pojasnil Einstein v splošni teoriji. V Minkowski space prostor-čas ni ena dimenzija zato se je tam izšlo. Ko pa je Einstein vzel prostor in čas kot eno dimenzijo je Minkowski šel v "pozabo", Newtonove enačbe so pa rabile popravke oz. dopolnila.

Je pa tukaj en konflikt.
Newton trdi, da telesa gibajo tako, ker na njih vpliva gravitacijska sila neposredno.
Einstein pa pravi, da se telesa gibajo tako, ko na njih ne vpliva nobena sila. Da je le posledica ukrivljenega prostora.

Uradno se pa gravitacija še vedno tretira kot sila.

Tako, da tukaj se gre za veliko več. Vojne genijev, ki so že zdavnaj umrli še vedno trajajo. Znanstveniki še vedno iščejo odgovore na prastara vprašanja in čeprav so nam na videz nepomembna, se moramo zavedati, da je to znanost in da gre za napredek, ki se bo lahko pokazal šele čez stoletja.
Nenazadnje je ravno Einsteinova zasluga, da znamo izračunati zamik časa in GPS, ki je nam samoumeven sploh lahko deluje.

Zvezdica27 ::

ok, bom tole odgovarjal, ko predelam splošno teorijo relativnosti

kot amater seveda.

Drugače pa ja, samo dejstvo mase povzroči gravitacijo - in je to lastnost prostora-ćasa in ne sila. Zato se prostor čas širi hitreje kot se lahko svetlobna hitrost, ker je to pač dimenzija sama in ne nek fizikalni pojav... Je tako?

zz

Zgodovina sprememb…

reeves ::

Zvezdica27 je izjavil:

Drugače pa ja, samo dejstvo mase povzroči gravitacijo - in je to lastnost prostora-ćasa in ne sila.

Gravitacija je lastnost (ne pojav) delcev z maso.
Ukrivljenost prostora-časa je pojav, ki ga povzroči gravitacija.
Gravitacija trenutno je sila. Uradno je to najšibkejša izmed štirih osnovnih sil. Ni še dokaza, da bi bilo to gibanje, brez vpliva sil. Splošna teorija še ni dodelana do konca. Zato je pa še vedno teorija.

Zvezdica27 je izjavil:

Zato se prostor čas širi hitreje kot se lahko svetlobna hitrost, ker je to pač dimenzija sama in ne nek fizikalni pojav... Je tako?

Je tako.
Svetlobna hitrost je maksimum za delce z maso (dejansko je to max. hitrost s katero se lahko širi informacija) V PROSTORU. Ne velja pa to pravilo za sam prostor.


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Izmerili najšibkejšo gravitacijsko silo doslej

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
264003 (800) reeves
»

Nobelova nagrada za fiziko 2017

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
186102 (4682) gus5
»

Einstein je imel prav: observatorij LIGO odkril gravitacijske valove! (strani: 1 2 )

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
9323340 (14752) Spajky
»

Speed of Gravity - again! (strani: 1 2 3 4 )

Oddelek: Znanost in tehnologija
19611369 (7767) Thomas

Več podobnih tem