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Thursday, April 22, 2021

भौतिकविदों ने गुरुत्वाकर्षण को अब तक के सबसे छोटे पैमाने पर मापा है

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गुरुत्वाकर्षण को दो स्वर्ण द्रव्यमानों के बीच मापा जाता है जिन्हें एक दूसरे के करीब लाया जाता है

टोबियास वेस्टफाल, वियना विश्वविद्यालय

भौतिकविदों ने पहले की तुलना में एक छोटी वस्तु के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को मापा है, एक सोने का गोला जिसमें लगभग 90 मिलीग्राम का द्रव्यमान है। यह हमें यह समझने में मदद कर सकता है कि गुरुत्वाकर्षण सबसे छोटे तराजू पर क्वांटम यांत्रिकी के साथ कैसे फिट बैठता है।

हम लंबे समय से जानते हैं कि गुरुत्वाकर्षण के बारे में हमारी समझ कुछ याद कर रही है – यह नहीं समझाती है कि ब्रह्मांड के विस्तार में अंधेरे ऊर्जा कैसे तेज होती है, न ही यह क्वांटम यांत्रिकी के साथ फिट होती है, जो बताती है कि वस्तुएं बहुत छोटे पैमाने पर कैसे व्यवहार करती हैं। टुकड़ों को एक साथ फिट करने की कोशिश करने का एक तरीका यह है कि छोटी वस्तुओं को गुरुत्वाकर्षण के साथ कैसे इंटरैक्ट किया जाए।

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ऑस्ट्रिया के वियना विश्वविद्यालय में मार्कस एस्पेलमेयर और उनके सहयोगियों ने इसे अभी तक सबसे छोटी चरम सीमा तक ले लिया है। उन्होंने लगभग 1 मिलीमीटर के त्रिज्या के साथ एक छोटे सोने के गोले के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को मापने के लिए एक विशेष क्षैतिज पेंडुलम का उपयोग किया।

उन्होंने सोने के गोले को 1.6 मिलीमीटर आगे पीछे कर दिया, जबकि यह पेंडुलम से जुड़े सोने के गोले के पास था। पहले गोले के गुरुत्वाकर्षण ने दूसरे को सिर्फ कुछ नैनोमीटर से घुमाया, जो बाद में पेंडुलम में आ गया।

यह मापते हुए कि पेंडुलम कितना स्थानांतरित हुआ, जिसने उन्हें पहले सोने के गोले के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की गणना करने की अनुमति दी, सबसे कम विशाल वस्तु जिसका गुरुत्वाकर्षण कभी मापा गया है।

इन छोटे गुरुत्वाकर्षण प्रभावों को मापने के लिए, उनके प्रयोग को असाधारण रूप से संवेदनशील होना पड़ा। शोधकर्ताओं ने सोने के गोले के बीच फैराडे पिंजरे का उपयोग करते हुए इसे विद्युत चुम्बकीय बलों से ढाल दिया, और उन्होंने रात के मध्य में कम से कम भूकंपीय रूप से सक्रिय समय के दौरान प्रयोग किया – क्रिसमस के आसपास – एक शून्य में ताकि गैस के अणु एक दूसरे से दूर हो जाएं परिणामों को प्रभावित नहीं करेगा।

“हमने वियना मैराथन में पहले फिनिशर का भी पता लगाया, जो हमारी प्रयोगशाला के बाहर 2 किलोमीटर की दूरी पर है – यह प्रयोग कितना संवेदनशील है,” एस्पेलमेयर कहते हैं। गुरुत्वाकर्षण के सबसे मौलिक गुणों का परीक्षण करने के लिए, इसे और भी अधिक संवेदनशील होने की आवश्यकता होगी; शोधकर्ता उस पर पहले से ही काम कर रहे हैं, जिसमें एक प्रस्तावित प्रायोगिक सेट-अप भी शामिल है, जहाँ गोले और पेंडुलम उत्तोलन करते हैं।

“यह पता चला है कि जब आप बहुत छोटे द्रव्यमान के साथ बहुत छोटे पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण परीक्षण करते हैं, तो आप सिद्धांत रूप में, अंधेरे ऊर्जा और क्वांटम भौतिकी दोनों की जांच कर सकते हैं,” एस्पेलमेयर कहते हैं। “यह प्रयोग एक दरवाजा खोलने वाला है।” किसी दिन, हम गुरुत्वाकर्षण बल और क्वांटम दुनिया को एकजुट करने के प्रयास में एक क्वांटम प्रणाली में काम पर गुरुत्वाकर्षण बलों को सीधे मापने में सक्षम हो सकते हैं, वे कहते हैं।

जर्नल संदर्भ: प्रकृति, DOI: 10.1038 / s41586-021-03250-7

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