Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Fisikawan Kuantum Mengukur Gaya Gravitasi Terkecil

Para peneliti telah berhasil mengukur medan gravitasi bola emas, hanya berdiameter 2 mm, menggunakan pendulum yang sangat sensitif - dan dengan demikian gaya gravitasi terkecil. Eksperimen ini membuka kemungkinan baru untuk menguji hukum gravitasi pada skala kecil yang sebelumnya tidak tercapai.

IMAGES

Gambar: www.harapanrakyat.com

Gravitasi adalah yang terlemah dari semua gaya yang diketahui di alam - namun gaya ini paling kuat hadir dalam kehidupan kita sehari-hari. Setiap bola yang kita lempar, setiap koin yang kita jatuhkan - semua benda tertarik oleh gravitasi bumi. Dalam ruang hampa, semua benda di dekat permukaan bumi jatuh dengan percepatan yang sama: kecepatannya meningkat sekitar 9,8 m / s setiap detik. Kekuatan gravitasi ditentukan oleh massa bumi dan jarak dari pusatnya. Di Bulan, yang ukurannya sekitar 80 kali lebih ringan dan hampir 4 kali lebih kecil dari Bumi, semua benda jatuh 6 kali lebih lambat. Dan di planet sebesar kumbang kecil? Objek akan jatuh 30 miliar kali lebih lambat di sana daripada di Bumi. Gaya gravitasi sebesar ini biasanya terjadi hanya di wilayah terjauh galaksi untuk menjebak bintang yang jauh.Sebuah tim fisikawan kuantum yang dipimpin oleh Markus Aspelmeyer dan Tobias Westphal dari Universitas Wina dan Akademi Ilmu Pengetahuan Austria kini telah mendemonstrasikan kekuatan ini di laboratorium untuk pertama kalinya. Untuk melakukannya, para peneliti menggunakan eksperimen terkenal yang dilakukan oleh Henry Cavendish pada akhir abad ke-18.

Selama masa Isaac Newton, diyakini bahwa gravitasi disediakan untuk objek astronomi seperti planet. Sampai pekerjaan Cavendish (dan Nevil Maskelyne sebelumnya) dapat ditunjukkan bahwa benda-benda di Bumi juga menghasilkan gravitasinya sendiri. Menggunakan alat pendulum yang elegan, Cavendish berhasil mengukur gaya gravitasi yang dihasilkan oleh bola timah setinggi 30 cm dan berbobot 160 kg pada tahun 1797. Yang disebut pendulum torsi - dua massa di ujung batang yang digantung dari kawat tipis dan bebas berputar - dibelokkan secara terukur oleh gaya gravitasi massa timah. Selama berabad-abad mendatang, eksperimen ini semakin disempurnakan untuk mengukur gaya gravitasi dengan akurasi yang semakin meningkat.

Tim Wina telah mengambil ide ini dan membuat versi miniatur dari eksperimen Cavendish. Bola emas 2 mm dengan berat 90 mg berfungsi sebagai massa gravitasi. Pendulum torsi terdiri dari batang kaca dengan panjang 4 cm dan tebal setengah milimeter, digantung dari serat kaca dengan diameter beberapa seperseribu milimeter. Bola emas dengan ukuran serupa dipasang di setiap ujung batang. "Kami menggerakkan bola emas bolak-balik, menciptakan medan gravitasi yang berubah seiring waktu," jelas Jeremias Pfaff, salah satu peneliti yang terlibat dalam eksperimen tersebut. "Ini menyebabkan pendulum torsi berosilasi pada frekuensi eksitasi tertentu." Gerakan, yang hanya sepersejuta milimeter, kemudian dapat dibaca dengan bantuan laser dan memungkinkan ditariknya kesimpulan tentang gaya.Kesulitannya adalah menjaga pengaruh lain pada gerakan sekecil mungkin. "Efek non-gravitasi terbesar dalam eksperimen kami berasal dari getaran seismik yang dihasilkan oleh pejalan kaki dan lalu lintas trem di sekitar lab kami di Wina," kata rekan penulis Hans Hepach: "Oleh karena itu, kami memperoleh data pengukuran terbaik pada malam hari dan selama liburan Natal, saat lalu lintas sepi. " Efek lain seperti gaya elektrostatis dapat dikurangi ke tingkat yang jauh di bawah gaya gravitasi dengan pelindung konduktif antara massa emas.Oleh karena itu, kami memperoleh data pengukuran terbaik pada malam hari dan selama liburan Natal, ketika lalu lintas sepi. "Efek lain seperti gaya elektrostatis dapat dikurangi hingga tingkat di bawah gaya gravitasi dengan pelindung konduktif antara massa emas.Oleh karena itu, kami memperoleh data pengukuran terbaik pada malam hari dan selama liburan Natal, ketika lalu lintas sepi. "Efek lain seperti gaya elektrostatis dapat dikurangi hingga tingkat di bawah gaya gravitasi dengan pelindung konduktif antara massa emas.

Ini memungkinkan untuk menentukan medan gravitasi suatu benda yang memiliki massa kira-kira sebesar ladybug untuk pertama kalinya. Sebagai langkah selanjutnya, direncanakan untuk menyelidiki gravitasi massa yang ribuan kali lebih ringan.

Kemungkinan untuk mengukur medan gravitasi dari massa kecil dan pada jarak kecil membuka perspektif baru untuk penelitian dalam fisika gravitasi; jejak materi gelap atau energi gelap dapat ditemukan dalam perilaku gravitasi, yang bertanggung jawab atas pembentukan alam semesta kita saat ini. Peneliti Aspelmeyer secara khusus tertarik pada antarmuka dengan fisika kuantum: dapatkah massa dibuat cukup kecil agar efek kuantum berperan? Hanya waktu yang akan memberitahu. Untuk saat ini, ketertarikan pada teori gravitasi Einstein masih berlaku. "Menurut Einstein, gaya gravitasi adalah konsekuensi dari fakta bahwa massa menekuk ruangwaktu di mana massa lain bergerak," kata penulis pertama Tobias Westphal. "Jadi yang sebenarnya kami ukur di sini adalah, bagaimana kumbang kecil membelokkan ruang-waktu."

Powered By NagaNews.Net