Fizikçiler, birleşik bir fizik teorisi arayışına yardımcı olabilecek bir deneyde, şimdiye kadar kaydedilen en küçük yerçekimi alanını ölçtüler. Fizik tarafından bilinen dört temel kuvvetten – z∂yıf ve güçlü etkileşimler, elektromanyetik kuvvet ve yerçekimi kuvveti – yalnızca yerçekimi, atom altı p∂rç∂cıkIarın hayvanat bahçesinin nasıl davrandığını tanımlayan Standart Model adlı fizik oyun kitabına entegre edilmemiştir.
Yerçekimi bunun yerine Einstein’ın genel görelilik teorisi tarafından tanımlanır ancak bu kuantum ölçeğinde bozulurken, evrenin en resmi ikiye bölünmüş halde kalır.
Sonuç olarak, fizik hala yerçekiminin atom altı ölçeklerde nasıl çalıştığını tanımlayamıyor, bu da fizikçilerin kara deliklerin merkezlerinde yatan tekillikleri veya yerçekiminin neden güç olarak diğer bütün güçlerden çok daha z∂yıf olduğunu anlama konusunda kafalarının karışmasına neden oluyor.
Ancak, her biri yalnızca 2 milimetre genişliğindeki iki küçük altın küre arasında çok z∂yıf olan yerçekimini ölçen yeni bir deney, yerçekiminin bu ölçeklerde nasıl işlediğine dair ipuçları sağlayan birçok deneyden ilki olabilir.
Viyana Üniversitesi’nde bir doktora öğrencisi ve araştırmanın yazarlarından olan Jeremias Pfaff, bu araştırmayı Live Science’a ,”Bu, çok küçük ivmeleri ölçebilen bir sensör yaratmak ve daha küçük yerçekimi kuvvetlerini tespit etmemizi sağlayacak yöntemler oluşturmak için bir kavram kanıtı deneyiydi.” olarak açıkladı. Pfaff, aynı anda iki kuantum durumunda olan bir atom altı p∂rç∂cığın arasındaki yerçekimine atıfta bulunarak “Uzun vadede, süperpozisyondaki bir kuantum nesnesinin yerçekimi alanının neye benzediğini açıklamak isteriz, ancak bu yolda yapılacak çok şey var” dedi.
Araştırmacılar yerçekiminin küçük ölçeklerde nasıl çalıştığına bir göz atmak için bυrυIma dengesinin küçük bir versiyonunu kullandılar – ilk olarak 1798’de ingiliz bilim adamı Henry Cavendish Dünya’nın yoğunluğunu ölçmek için bir cihaz geliştirdi ve ondan G olarak adlandırılan yerçekimi sabitinin gücünü tespit etti.
Bu cihaz, bir bυrυIma dengesi, merkezinden iki kütleli bir tel ile askıya alınmış yatay bir çubuk ve her bir uca tutturulmuş altın kürelerden oluşur. Bu çubuğun yatay ekseni boyunca küçük bir kuvvet uygulanırsa, telin büküleceği ve bilim adamlarının çubuğun ne kadar döndüğüne bağlı olarak uygulanan kuvveti ölçebileceği anlamına gelir. Araştırmacılar, çubuğun ucuna bağlı olanlardan biriyle yakın bir yere üçüncü bir altın küre getirerek, onunla bağlı küre arasındaki yerçekimi kuvvetini ölçebildiler.
Araştırmacıların aradığı güç çok küçüktü. Yaklaşık 14 Newton’da 9 × 10^minus, yani bir insan kan hücresinin üçte biri Dünya’nın yerçekimi alanında yaşayacağı kuvvet olacaktır. Bu nedenle, deneyin inanılmaz derecede hassas olması gerekiyordu ve araştırmacılar dış gürültüye maruz kalmayı en aza indirgemek, cihaz üzerinde başıboş yüklerin oluşmadığından emin olmak ve istenen sinyali tespit etmenin bir yolunu bulmak zorunda kaldılar.
Pfaff, “Kentsel çevre de ideal olmaktan uzak” dedi. “Yalnızca küçük depremlere karşı değil, yerel tramvay ve tekli otobüslere de duyarlı olduğumuzu görmek çok etkileyiciydi. Verilerimizde Viyana şehir maratonunu bile görebildik.”
Cihazı vakuma yerleştirmeden önce iyonize nitrojen ile çevreleyen alanı doldurarak başıboş yüklerden kurtuldular. Ayrıca, iki küreyi birbirinden çok yavaş bir şekilde uzaklaştırarak aradıkları küçük yerçekimi sinyalini daha fazla öne çıkardılar.
Tıpkı yanıp sönen bir ışığın sabit bir ışıktan daha belirgin olması gibi, küreler arasındaki büyüyen ve küçülen yerçekimi kuvvetini tespit etmek, durağan olduklarından çok daha kolaydı. Bu, araştırmacıların iki küre arasındaki yerçekimi kuvvetinin gücünü bulmasına ve ayrıca yerçekimi sabiti için kendi ölçümlerini bulmasına izin verdi.
Yerçekimi şimdiye kadar, ölçtükleri ölçekte daha büyük ölçeklerde uyguladığı aynı öngörülebilir kuralları izledi. Fizikçiler şimdi deneylerini daha da hassas hale getirmeyi umuyorlar, böylece en az 1000 kat daha hafif ve daha kısa mesafelerdeki kütlelerden daha küçük sinyaller alabilirler. Bu, hem küçük hem de büyük ölçeklerde yerçekimini açıklayan bir teori için önemli ipuçları sağlayabilir ve karanlık maddenin varlığı gibi diğer gizemlere, ışık yaymayan ancak yerçekimi kuvveti uygulayan gizemli bir madde biçimine ilişkin iç görüler sağlayabilir.
Daha küçük ölçeklerde, araştırmacılar maddenin yerçekimi yoluyla etkileşime girdiği tamamen yeni yolları (kuantum dünyasının çok daha tuhaf kurallarını izleyen yolları) tespit etmeye başlayabilirler. Eğer yaparlarsa, fizik sonunda evrenle ilgili büyük ve küçük resimlerimiz arasındaki boşluğu kapatmaya başlayabilir.
Pfaff, “Bu zor güç hakkındaki bilgimizi genişletmek, fiziksel gerçekliğimiz hakkında daha temel bir anlayış bulmak için ipuçları toplamamıza yardımcı olabilir.” dedi.
Gamze Nur Çalışkan
