Вчені підтвердили закон про тяжіння на мікрорівнях

Ультра-вишуканий нейтронний експеримент підтвердив дійсність закону Ньютона на мікрорівнях і обмежує можливі характеристики частинок темної речовини і енергії. Закон універсальної гравітації, затверджений Ньютоном в 1687 році, тепер відомий кожному школяреві: "Твої тіла приваблюють один одному з силою, яка безпосередньо пропорційна масам цих органів і навпаки пропорційно площі відстані між ними." Але, з іншого боку, гранатові сили є силами великих органів, і є таким законом, що діє в мікрокосмі? Відповідь на це питання отримала міжнародна команда вчених, яка включає в себе російські вчені, які зараз працюють за кордоном.

Політ кишеного каменю здається гладким, але це тільки ілюзія. Гравітаційна енергія квантізована, тобто має багато квантових станів. Оскільки це залежить від висоти, це означає, що тіло не може бути на будь-якій висоті, але тільки на певних рівнях. Камінь стрибає з одного рівня енергії на інший, як якщо з одного кроку до іншого. Але різниця між рівнями дуже невелика, і перехід так швидко, що траєкторія здається гладкою. Квантизація енергії не помітна для макроскопічних тіл, але за допомогою ультрахолодних нейтронів, переходів між рівнем енергії можна побачити і виміряти.

Фізіологи, які виявили квантізацію гравітаційної енергії в нейтронах кілька років тому використовували цей ефект для тестування законів сили тяжіння на мікромасі на вагах, які ніхто не навчився. Результати публікуються в журналі Фізичний огляд Листів. Проведено експерименти в Інституті Лое-Лангевіна в Греції, Франції.

Для отримання нейтронів з кількісними кальвітаційними енергетичними станами вчені використовували метод спектроскопії гравітаційного резонансу, спочатку описаний в 2011 році. Ядерний реактор виробляє нейтрони, що рухаються на швидкості 2,200 метрів на секунду. Потім сповільнюють до мінімуму 7 метрів на секунду, охолоджують до дробу над абсолютним нульовим, і керують двома горизонтальними пластинами.

Нейтрони відмовляється від нижньої пластини, яка є ідеально гладким дзеркалом, тоді як верхня пластина поглинає, що пасує нейтрони з високими енергеціями, залишаючи тільки частки в меншому квантовому стані. Нейтрони ідеально підходять для цієї процедури, оскільки вони не мають електрозарядки. Вони тільки «жіночі» тяжіння. П'єзоелектричний кристал викликає дзеркала до тремблу, що дає енергію нейтронів, щоб досягти більшого рівня. Необхідний вплив залежить від різниці енергетичних рівнів, які в свою чергу залежать від сили тяжіння і, відповідно, від висоти. Вимірювання частоти коливань, фізики визначали силу тяжіння в діапазоні мікрометрів до міліметрів з дуже високою точністю. За даними експериментаторів, їх результати є більш точними, ніж раніше досягнуті.

В результаті було встановлено, що в межах вимірюваного діапазону і точності, закон Ньютона за оберненими квадратами для тяжіння діє. Важливість цього експериментального факту не лягає в фактичному підтвердженні закону, що, при цьому, було очікувано цікавим. Важливість експерименту полягає в тому, що вона обмежує існування додаткових «екзотичних» сил, які, відповідно до деяких прогнозів, можна побачити на цих масштабах. Простіше кажучи, ці сили не виявили, які будуть впливати на розвиток теорій, таких як темна енергія, яка відповідає за прискорене розширення Всесвіту.

Справа в тому, що деякі гіпотези, пов'язані з темною енергією, прогнозували існування спеціальної п'ятої сили, що називається хамелеон (гіпотетична частинка – носія темної енергії). Ця назва отримала через діапазон, в якому вона працює, різко зменшена для щільних об'єктів, «маскування». Це пояснює, чому ми не бачимо в нашій сонячній системі. Тим не менш, для мікроскопічних нейтронів, він повинен бути значним і відрізняти існуючі рівні енергії від тих, які пов'язані тільки з тяжінням.

У цьому експерименті не знайдено хамеліну. Це не виключає пояснення темної енергії на основі теорії хамеліну, але обмежує ліміт величини цієї сили. Щоб повністю відмовитися від цієї гіпотези, необхідно збільшити точність ще семи замовлень величини, що є дуже складним завданням.

Результати експерименту обмежуються можливими властивостями і кандидатом на темну матерію, які за сучасними ідеями складають 85% матерії Всесвіту, але здається невидимимимим, крім випадків гравітаційного залучення на космічні ваги. Гіпотетичний осей, які повинні бути дуже легкими, не повинні викликати відхилення від звичайного закону універсальної гравітації на коротких відстанях. Відсутність цього ефекту в цьому експерименті обмежує величину взаємодії.

Джерело: nkj.ru