Τετάρτη, 13 Δεκεμβρίου 2017

Βαρύτητα.



Ένα νέο πείραμα ίσως να αποκαλύψει την πραγματική της φύση.  



Ενοποιημένες Θεωρίες

Οι κβαντικοί φυσικοί πασχίζουν εδώ και δεκαετίες χωρίς επιτυχία να εντάξουν τη βαρύτητα (την πρώτη κοσμολογική δύναμη που ανακαλύφθηκε ποτέ) στην κβαντική φυσική. Μια ομάδα ερευνητών πρότεινε πρόσφατα ένα νέο πείραμα που θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τη φύση της βαρύτητας και να μετασχηματίσει την κατανόησή μας για τις θεμελιώδεις δυνάμεις του Σύμπαντος.



Η κβαντομηχανική είναι μια θεωρία που ασχολείται με όλα τα θεμελιώδη σωματίδια και τις δυνάμεις που υφίστανται, με εξαίρεση τη βαρυτική έλξη. Για να καταλάβουμε τι συμβαίνει στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας ή τι συνέβη κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang), οι θεωρίες της βαρύτητας και της κβαντικής μηχανικής θα πρέπει να συνδυαστούν. Το πρόβλημα είναι, κάθε φορά που επιχειρείται αυτή η ένωση, και οι δύο θεωρίες καταρρέουν.



Εάν η βαρύτητα αποδειχθεί μια ¨κρυμμένη¨ κβαντομηχανική δύναμη, τότε η Κβαντική διεμπλοκή που παρατηρείται στα φωτόνια θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί στις ελεύθερες πτώσεις μαζών. Με άλλα λόγια, αν δύο αντικείμενα (πανομοιότυπα με κάθε τρόπο εκτός από την οριζόντια θέση) βρίσκονται σε ελεύθερη πτώση, τότε η μέτρηση των ιδιοτήτων ενός αντικειμένου θα μπορούσε να επηρεάσει στιγμιαία το άλλο. Ο Sougato Bose του Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Λονδίνου (University College London) και οι συνεργάτες του σκιαγράφησαν ένα πείραμα για να δοκιμάσουν αυτή την υπόθεση.

Ιδιαίτερη …Φυσική

Φανταστείτε ένα ουδέτερα φορτισμένο σωματίδιο που ζυγίζει 10-14 χιλιόγραμμα. Μέσα σε αυτό το σωματίδιο υπάρχει ένα υλικό με Σπίν (η ιδιοστροφορμή των σωματιδίων), το οποίο μπορεί να πηγαίνει προς τα πάνω ή προς τα κάτω. Εάν ρίξετε το σωματίδιο αυτό σε ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, η διαδρομή του πρέπει να μεταβληθεί σύμφωνα με το εσωτερικό του Σπίν , σχεδόν σαν το σωματίδιο αυτό να χτυπά μια κοσμική…διχάλα, η οποία βρίσκεται πάνω σε αυτό το μαγνητικό μονοπάτι. Αριστερά για άνω Σπίν και δεξιά για κάτω Σπίν.



Καθώς το σωματίδιο πέφτει, βρίσκεται σε κατάσταση Υπέρθεσης (superposition) ή ταυτόχρονης κατοχής και των δύο διαδρομών (σκεφτείτε τη γάτα του Schrödinger, ένα πείραμα σκέψης για την υπέρθεση). Από τεχνική άποψη, από την απελευθέρωσή του, το σωματίδιο θα μπορούσε να πάρει και τα δύο μονοπάτια (πρέπει να σκεφτούμε έξω από τα όρια της γραμμικής χρονικής διάρκειας για αυτό το θέμα). Συνδυάστε όλα τα πιθανά μονοπάτια και θα γίνετε μάρτυρες μίας κατάστασης η οποία αντιπροσωπεύει το μονοπάτι εκείνο, τη διαδρομή αν θέλετε, όπου εκεί τα σωματίδια σημειώνουν κοντινές τροχιές.



Η απόσταση μεταξύ αυτών των τροχιών πρέπει να προσεγγίζει τουλάχιστον τα 200 μικρόμετρα, προκειμένου να αποφευχθούν άλλες κυρίαρχες βαρυτικές αλληλεπιδράσεις. Μια κατάλληλη δοκιμή θα πρέπει να μας δείξει εάν τα συστατικά των Σπίν τους διεμπλέκονται κβαντικά όταν αυτές οι μάζες επιστρέψουν στις αρχικές τους καταστάσεις. Έτσι, μια τέτοια δοκιμή έχει σκοπό να αποκλείσει άλλες δυνάμεις παρεμβολής, π.χ. τη δύναμη Casimir ή τις ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις.



Ωστόσο, ο Bose είπε ότι είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η έλλειψη παρατηρούμενης κβαντικής διεμπλοκής δεν αποδεικνύει ότι όλη η βαρύτητα είναι κλασσική - εκτός και αν το πείραμα μπορεί να αποδείξει οριστικά ότι δεν έχουν υπάρχουν άλλες αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον, όπως συγκρούσεις με ¨περιπλανώμενα¨ φωτόνια ή μόρια.

 Κβαντικό Σύμπαν ;

Ο Antoine Tilloy του Ινστιτούτου Κβαντικής Οπτικής του Ινστιτούτου Max Planck στη Γερμανία εξέφρασε την αποδοχή του, με την παρατήρηση ότι ένα θετικό εύρημα θα παραποιήσει μόνο μερικές τάξεις θεωριών κλασικής βαρύτητας. "Αυτό μας δηλώνει ότι η τάξη αυτή είναι αρκετά μεγάλη, και θεωρώ ότι το αποτέλεσμα θα είναι εκπληκτικό", δήλωσε στο New Scientist.



Στο ίδιο άρθρο ωστόσο, ο Maaneli Derekhshani του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης στην Ολλανδία διαφώνησε λέγοντας ότι ένα αξιόπιστο, και εξακριβωμένο αρνητικό εύρημα θα αποδείξει ότι η βαρύτητα δεν έχει κβαντικές ρίζες. "Κάτι τέτοιο θα εγείρει σκληρά αλλά ενδιαφέροντα ερωτήματα για το πώς και πότε ακριβώς η βαρύτητα ¨ενεργοποιείται στην κβαντική-κλασική μετάβαση για τη συνήθη ύλη¨, είπε ο Derekhshani. "Ένα αρνητικό αποτέλεσμα θα ήταν η πιο εκπληκτική και ενδιαφέρουσα έκβαση."



Καθώς αποκτάμε πρόσθετα τεχνολογικά μέσα και επιστημονικά στοιχεία, θα είμαστε πιο κοντά από ποτέ για να δώσουμε απαντήσεις μια για πάντα σε αυτά τα αρχέγονα ερωτήματα, εδραιώνοντας μια πραγματικά συναρπαστική εποχή για εκείνους που λαχταρούν για την εδραίωση μιας ενοποιημένης θεωρίας στη φυσική.



 

Από τον: Brad Bergan    


Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Γιά την ομάδα : @Aratosastronomy