«
  1. Ana sayfa
  2. Bilim
  3. Fizikçiler Bugüne Kadarki En Küçük Yerçekimi Kuvvetini Ölçüyor

Fizikçiler Bugüne Kadarki En Küçük Yerçekimi Kuvvetini Ölçüyor

Fizikçiler Bugüne Kadarki En Küçük Yerçekimi Kuvvetini Ölçüyor

Yerçekimi, evrenimiz için biçimlendiricidir – ancak yine de anlaşılması güçtür. Çünkü özellikle küçük kütleler alanında etkisi çok zayıftır. Şimdi, ilk kez, araştırmacılar sadece iki milimetre boyutunda ve 90 miligram ağırlıkta olan altın küreler arasındaki küçük yerçekimi kuvvetini ölçmeyi başardılar. Şimdiye kadar ölçülen en küçük yerçekimi kuvveti. Sonuç, Newton’un çekim yasasının ve aynı zamanda Einstein’ın teorilerinin küçük kütlelerde bile geçerli olduğunu doğruluyor. Aynı zamanda deney, gelecekte daha da küçük ölçüm aralıklarına girmek için yeni fırsatlar sunar.

Yerçekimi kuvveti, bilinen tüm temel kuvvetlerin en zayıfıdır, ancak günlük hayatımızın her yerinde mevcuttur. Attığımız her top, attığımız her bozuk para – tüm nesneler dünyanın yerçekimi tarafından çekilir. Ancak her yerde bulunmasına rağmen, kütleçekim, standart fizik modelinde şimdiye kadar herhangi bir sınıflandırmadan kaçan temel kuvvettir. Diğer kuvvetlerin aracı parçacıkları bilinirken, şimdiye kadar yerçekimi için karşılık gelen bir verici eksiktir. Albert Einstein, onu uzay-zamanın eğriliği ve dolayısıyla evrenimizin temel matrisinin bir özelliği olarak tanımlayarak ona özel bir statü de verdi. Ancak büyük fizikçi bile kalan temel kuvvetlerle birlikte yerçekimini birleşik bir teori haline getirme girişiminde başarısız oldu.

Daha da kötüsü, kütleler arasındaki çekim kuvveti kütleleri ile birlikte hızla azalır. Bu nedenle, çok küçük nesneler arasındaki ince çekiciliği ölçmek son derece zordur ve başarısızlığa eğilimlidir. Kuantum Optik ve Kuantum Bilgi Enstitüsü’nden Tobias Westphal, “Bu tür deneylerdeki test kütleleri, kuantum sistemlerine kadar tüm makroskopik nesneler yelpazesini kapsasa da, benzerleri tipik olarak ya dünya ya da kilogram aralığında ve daha büyük kütlelerdir,” diye açıklıyor. Viyana üniversitesinden Viyana ve Markus Aspelmeyer ve meslektaşları.

Minyatür formatta tarihsel deney

Öte yandan gram aralığında iki kütle arasındaki yerçekimi kuvvetini ölçmek, yalnızca izole durumlarda başarılı oldu ve şimdiye kadar daha küçük kütleler bile ölçümden kaçtı. Bu şimdi değişti. Araştırmacılar deneyleri için 18. yüzyılın sonundan itibaren ünlü bir Henry Cavendish deneyine başvurdular. 1797’de, yaklaşık 30 santimetre boyutunda ve 160 kilogramlık bir kurşun topun yerçekimi etkisini ölçebileceği bir sarkaç cihazı inşa etmişti. Aparatın çekirdeği bir burulma sarkaçıydı – her iki ucunda da ağırlıkları olan ince, yatay olarak asılı bir çubuk. Bu ağırlıklardan biri kurşun bilyenin etki alanına girerse hafifçe sıkılır ve bu hareket çubuk vasıtasıyla diğer ağırlığa aktarılırdı. Sapması ölçülebilir.

Vestfalya ve meslektaşları bu prensibi benimsedi ve Cavendish deneyinin minyatür bir versiyonunu geliştirdi. İki milimetre büyüklüğünde ve 90 miligram ağırlığında bir altın top, yerçekimi kütlesi olarak görev yaptı. Burulma sarkacı, dört santimetre uzunluğunda ve yarım milimetre kalınlığında, bir milimetrenin birkaç binde biri çapında bir cam elyafından sarkan bir cam çubuktan oluşur. Çubuğun uçlarına da benzer büyüklükte altın toplar tutturulmuştur. Gerçek ölçüm için, yerçekimi kütlesi sarkacın iki uç küresinden birine doğru hareket ettirilir ve sonra tekrar kaldırılır. Viyana Üniversitesi’nden ortak yazar Jeremias Pfaff, “Altın topu ileri geri hareket ettirerek zamanla değişen bir yerçekimi alanı yaratıyoruz” diyor. “Sonuç olarak, burulma sarkacı da bu özel uyarma frekansı ile salınır.” Milimetrenin birkaç milyonda biri olan bu hareket lazer yardımıyla okunabilir ve toplar arasındaki çekim kuvveti buradan belirlenebilir.

Bilim Haberleri ve Çok Daha Fazlası Dırdırcı’da…

“Bir uğur böceğinin yerçekimi etkisi”

Bu kadar küçük kütleler arasındaki yerçekimi kuvveti son derece zayıf olduğu için, tüm girişim mümkün olduğunca uzak tutulmalıdır – aksi takdirde ölçülen değer gürültü içinde boğulacaktır. Bu nedenle, tüm deney bir vakum odasında gerçekleştirildi ve kurulum, dış titreşimleri büyük ölçüde azaltan yumuşak lastik ayaklar üzerinde durdu. Ortak yazar Hans Hepach, “Deneyimizdeki en büyük yerçekimsel olmayan etki, yayalar ve Viyana’daki laboratuvarımız çevresindeki tramvay trafiği tarafından üretilen sismik titreşimlerden kaynaklanıyor” diyor. “Bu nedenle en iyi ölçüm verilerini geceleri ve trafiğin az olduğu Noel tatillerinde aldık.” Araştırmacılar, altın küreler arasındaki elektrostatik çekim gibi diğer etkileri, altın kütleleri arasında iletken bir kalkan aracılığıyla bastırdılar.

Ekip, bu deneysel düzenek ile ilk kez, sadece bir uğur böceği kütlesine sahip bir nesnenin yerçekimi alanını belirlemeyi başardı. Ölçümler 6.04 x 10’luk bir değer verdi-11 Kilogram ve kare başına metreküp. Bu değer, Newton’un 6,67 x 10 sabitinin resmi referans değerine yakındır.-11 m3 kilogram-1 s-2fizikçilerin bildirdiği gibi. Sapma yüzde ondan az. Westfal ve meslektaşları, “Sonuçlarımız, paraziti yüzde ondan daha aza indirerek tek, küçük bir şişen kütlenin ağırlığını izole edip ölçebileceğimizi gösteriyor” dedi. Deney, daha önce ulaşılamayan küçük ölçeklerde yerçekimi yasalarını kontrol etmek için yeni olanaklar sunuyor. Westfalen, “Einstein’a göre, kütleçekim kuvveti, kütlelerin diğer kütlelerin hareket ettiği uzay-zamanı bükmelerinin bir sonucudur” diyor. “Yani aslında burada ölçtüğümüz şey, bir uğur böceğinin uzay-zamanı nasıl büktüğüdür.”

Bu tür ölçümler özellikle heyecan vericidir çünkü fizikte cevapları en küçük ölçekte yerçekim kuvvetindeki küçük sapmalarla ifade edilebilecek bazı açık sorular vardır. Örneğin yerçekimi davranışında, evrenimizi önemli ölçüde şekillendiren karanlık madde ve karanlık enerjinin doğasına dair göstergeler olabilir.

Kaynak: Tobias Westphal (Kuantum Optik ve Kuantum Bilgi Enstitüsü, Viyana

Bir Cevap Yaz

Enis Hakkında

Bir Cevap Yaz

E-Posta adresiniz paylaşılmayacaktır. Doldurulması zorunlu alanlar işaretlenmiştir *

Yorumlar

  1. Hasan

    Bilgi içerikli bir yazı teşekkürler 🙂

  2. Özge

    Çok güzel bir blog yazısı. Bu siteyi kesinlikle takdir ediyorum. Yazmaya devam edin lütfen.

  3. Murat

    Bu bloga rastladım ve bunu gerçekten yararlı buldum, bana çok yardımcı oldu. Bana yardım ettiğiniz gibi ben de başkalarına yardım etmeyi umuyorum.

  4. Ayşim

    Fizikçiler rahat durmuyor yine 🙂 güzel bir makale teşekkürler.