Οι επιστήμονες γνωρίζουν πώς η βαρύτητα λειτουργεί σε μεγάλες αποστάσεις – για παράδειγμα σαν αλληλεπίδραση μεταξύ πλανητών και άστρων – όμως δουλεύει με τον ίδιο τρόπο στην ατομική κλίμακα;Μία δέσμη φωτός λέιζερ (κόκκινο) θα πρέπει να είναι σε θέση να αιωρείται μια υάλινη χάντρα διαμέτρου, περίπου, 300 νανόμετρα, οπότε το αιωρούμενο σφαιρίδιο θα είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις επιδράσεις της βαρύτητας. Κινώντας ένα μεγάλο βαρύ αντικείμενο (χρυσό) σε απόσταση λίγων νανομέτρων από το σφαιρίδιο θα μπορούσε να επιτρέψει στην ερευνητική ομάδα να δοκιμάσει την επίδραση της βαρύτητας σε πολύ μικρές αποστάσεις.
Ήδη ορισμένα εργαστηριακά πειράματα προσπαθούν να διερευνήσουν αυτό το ζήτημα. Ενώ ορισμένοι θεωρητικοί λένε ότι η απομάκρυνση από τη συμβατική συμπεριφορά της βαρύτητας θα μπορούσε να υποδεικνύει ακόμα και την ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων.
Η θεωρία του Ισαάκ Νεύτωνα για τη βαρύτητα είναι μία από τις πιο σπουδαίες στην ιστορία της επιστήμης. Αυτή με σωστό τρόπο έδειξε ότι η κίνηση της Σελήνης γύρω από τη Γη, η τροχιά της Γης γύρω από τον ήλιο, και το γεγονός ότι όλοι μας παραμένουν με ασφάλεια πάνω στην επιφάνεια της Γης ήταν εκδήλωση μιας ενιαίας δύναμης: της παγκόσμιας βαρύτητας.
Ένα από τα κρίσιμα τμήματα της θεωρίας του Νεύτωνα είναι μια εξίσωση που ορίζει ότι η δύναμη της βαρύτητας μεταξύ δύο σωμάτων ελαττώνεται όσο η απόσταση μεταξύ τους αυξάνει. Ονομάζεται νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου, έχει δοκιμαστεί με τα χρόνια τόσο με την παρατήρηση της πραγματικής κίνησης των πλανητών και των αστεριών, αλλά και με πειράματα που πραγματοποιούνται σε εργαστήρια που εξετάζουν την βαρύτητα σε επίπεδο λίγων εκατοστών.
Μια νέα συσκευή ανίχνευσης της βαρύτητας, που έχει προτείνεται από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Boulder του Κολοράντο, ελπίζει να διερευνήσει την βαρύτητα σε επίπεδο 100-1,000 νανομέτρων – μεγαλύτερη από τα άτομα, αλλά πολλές χιλιάδες φορές μικρότερη από οποιοδήποτε προηγούμενο πετυχημένο πείραμα. Οι ερευνητές ελπίζουν για τη μέτρηση της βαρύτητας σε ακόμα πιο μικρές αποστάσεις.
Η συσκευή τους αποτελείται από μια μικροσκοπική χάντρα που αιωρείται στο κενό από ακτίνες λέιζερ. Μια ράβδος χρυσού κινείται πίσω από την χάντρα, διαταράσσοντας έτσι τη θέση της στην ακτίνες λέιζερ. Η χάντρα ταλαντεύεται συνέχεια μπροστά και πίσω, και αυτή η κίνηση σαν το εκκρεμές προσφέρει έναν τρόπο για να μετρήσουν με ακρίβεια τη δύναμη της βαρύτητας μεταξύ της ράβδου και του σφαιριδίου.
Όπως ξέρουμε μία από τις δυσκολίες μέτρησης της βαρύτητας είναι ότι είναι πολύ αδύναμη. Φυσικά, η βαρύτητα σε μεγάλες αποστάσεις είναι αρκετά ισχυρή για να διατηρήσει τη Γη σε κίνηση γύρω από τον ήλιο, αλλά αυτό συμβαίνει μόνο και μόνο επειδή ο ήλιος και η Γη είναι πολύ μεγάλα σώματα. Σε σύγκριση με τις άλλες φυσικές δυνάμεις, όπως είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη στην οποία οφείλεται η δημιουργία των ατόμων ή την ισχυρή πυρηνική δύναμη με την οποία φτιάχνονται οι πυρήνες, η βαρύτητα είναι εξαιρετικά αδύναμη. Τα εργαστηριακά πειράματα της βαρύτητας πρέπει να θωρακιστούν απέναντι σε παρεμβαλλόμενες επιδράσεις όπως από αδέσποτα ηλεκτρικά πεδία που μπορούν να βρίσκονται σε ένα συνηθισμένο εργαστήριο. Ξέρουμε ότι ηλεκτρικά πεδία, με τη μορφή των ραδιοκυμάτων, βρίσκονται σε οποιαδήποτε συσκευή που βρίσκεται κοντά μας, καθώς και κεραίες μικροκυμάτων ή ραδιοφώνου.
Ένας από τους ερευνητές του NIST, ο Andrew Geraci, δήλωσε ότι η συσκευή που προτίθεται να χρησιμοποιήσει θα είναι προσεκτικά προετοιμασμένη να για μην έχει κανένα ηλεκτρικό φορτίο, γεγονός που βοηθάει στην προστασία της από ηλεκτρικές παρεμβολές. Χρησιμοποιώντας το φως για να αιωρούνται οι σφαίρες εξαλείφεται η τριβή, ενώ μονώνονται από το περιβάλλον τους και έτσι οι μετρήσεις της βαρύτητας είναι πιο ακριβείς.
Μία από τις έρευνες που έχει στο μυαλό του είναι να βρεθεί αν η βαρύτητα μειώνεται ανάλογα με την απόσταση, ακόμη πιο γρήγορα από ότι μας λέει ο Νεύτωνας. Μερικοί θεωρητικοί πιστεύουν ότι ένας λόγος που η βαρύτητα είναι τόσο αδύναμη είναι ότι διαρρέει στις πρόσθετες χωρικές διαστάσεις, που είναι δύσκολο να μετρηθεί με ανιχνευτές, ούτε φυσικά με τις δικές μας αισθήσεις.
Έτσι, μια μελέτη της βαρύτητας με ένα επιτραπέζιο πείραμα θα μπορούσε να βοηθήσει ώστε να εξευρεθούν τέτοιες υποθετικές επιπλέον διαστάσεις. Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να ανακαλύψουν δυνάμεις που ποτέ πριν δεν είχαν σκεφτεί οι θεωρητικοί. Με τον τρόπο αυτό, τα πειράματα αυτά μπορεί να είναι συμπληρωματικά προς τα είδη των γιγαντιαίων πειραμάτων που έγιναν σε επιταχυντές σωματιδίων, για το εάν υπάρχουν οι επιπλέον διαστάσεις ή νέες δυνάμεις.
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου