Wissenschaftler brechen Rekord für kleinste Messungen der Schwerkraft
Wissenschaftler haben die bisher kleinsten Messungen der Schwerkraft erreicht. Dabei haben sie eine neue Technik verwendet, die möglicherweise dazu beitragen kann, die Quantisierung der Schwerkraft und ihre Beziehung zur Allgemeinen Relativitätstheorie und zur Quantenmechanik besser zu verstehen.
Die Quantisierung der Schwerkraft aufdecken
Im frühen 20. Jahrhundert entdeckten Wissenschaftler, dass Energie in kleinen Paketen, sogenannten Quanten, existiert. Dadurch entstand die Frage, ob andere Aspekte des Universums, wie Zeit und Schwerkraft, ebenfalls quantisiert sind. Die Existenz einer quantisierten Schwerkraft könnte die Unvereinbarkeit zwischen Quantenmechanik und Allgemeiner Relativitätstheorie, unserer besten Theorie der Schwerkraft, erklären.
Bisherige Versuche, Beweise für quantisierte Schwerkraft zu finden, waren erfolglos. Neue Experimente, die an der Universität Southampton durchgeführt wurden, haben uns jedoch näher an das Verständnis dieses Phänomens gebracht.
Unter der Leitung von Dr. Tim Fuchs verwendete das Team einen schwebenden Magneten, um die Auswirkungen der Schwerkraft auf ein stark gekühltes Teilchen zu messen. Durch Minimierung der Vibrationen des Teilchens konnten sie eine kleinere Gravitationskraft messen als je zuvor aufgezeichnet.
Skalierung in Richtung der Quantenwelt
Die von den Forschern verwendete Technik ist vergleichbar mit Robert Millikans Methode zur Messung der Ladung eines Elektrons. Ihr Ziel ist es, die Größe des Teilchens weiter zu verringern, bis sie die Quantenwelt erreichen und feststellen können, ob die Schwerkraft eine Kraft ausüben kann oder auf diskrete Sprünge beschränkt ist.
Das Verständnis von Quantenschwerkraft könnte einige der Geheimnisse des Universums lösen, wie zum Beispiel die Ursprünge des Universums, die Natur von Schwarzen Löchern und die Vereinigung aller Kräfte zu einer einzigen vereinheitlichten Theorie.
Allerdings wird die Existenz von Quantenschwerkraft unter Physikern immer noch diskutiert. Wenn die Experimente des Teams keine Anzeichen für eine Quantisierung bei kleineren Kräften finden, könnten Zweifel an ihrer Realität zunehmen.
Herausforderungen bei der Messung der mikroskopischen Schwerkraft überwinden
Die Schwerkraft ist auf mikroskopischen Skalen aufgrund ihrer Schwäche im Vergleich zu den anderen drei fundamentalen Kräften äußerst schwierig zu messen. Um diese Herausforderung zu bewältigen, nutzten die Forscher fortschrittliche supraleitende Fallen, präzise magnetische Felder und empfindliche von Vibrationen abgeschirmte Detektoren.
Durch das Erweitern der Grenzen der Wissenschaft und das Enthüllen der Geheimnisse der Quantenschwerkraft bieten diese Experimente das Potenzial, weitere Geheimnisse über das Gewebe des Universums zu entschlüsseln.
Die in Science Advances veröffentlichte Studie stellt einen bedeutenden Schritt hin zum Verständnis der fundamentalen Natur der Schwerkraft und ihrer Beziehung zur Quantenmechanik dar.
