Измерение сверхмалой гравитации

19.03.2021

Точные эксперименты позволили измерить притяжение между объектами массой всего 0,09 грамма и показали, что закон Ньютона действует и на этом уровне.

Со времен Исаака Ньютона известно, что сила гравитационного притяжения между парой объектов прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Появившаяся в начале ХХ века Общая теория относительности, которая рассматривает гравитацию как геометрические деформации пространства-времени, точнее описывает поведение массивных тем на астрономических масштабах. Но как ведет себя гравитация на противоположной стороне шкалы, на уровне элементарных частиц, - неизвестно.

Даже проверки ньютоновских формул проводят, как правило, с объектами массой порядка килограммов и граммов: их гравитация так мала, что измерить ее крайне непросто. Однако недавно команде Тобиаса Вестфаля (Tobias Westphal) из Австрийской академии наук удалось провести такую работу для золотых сфер массой всего 90 миллиграммов, зарегистрировав гравитационную силу рекордно малой величины.

В основе экспериментов - схема, изобретенная еще Генри Кавендишем, который таким способом впервые измерил гравитационные взаимодействия между предметами в своей лаборатории. Для этого он закрепил тестовую массу (свинцовый шар) на конце деревянного коромысла, подвешенного за нить, и уравновесил вторым таким же шаром. С тестовым грузом медленно сближался второй, более массивный шар, притяжение которого заставляло коромысло слегка вращаться. Регистрируя закручивание нити, можно было точно оценить величину вращения и рассчитать силу притяжения между массами.

Тобиас Вестфаль и его коллеги провели аналогичный эксперимент, тестовыми грузами в котором служили золотые сферы массой всего 90 миллиграммов, закрепленные на миниатюрном стеклянном коромысле и подвешенные на тончайшей кремниевой нити. Отклонение коромысла регистрировали по повороту установленного на нем зеркальца, которое освещалось лазерным лучом. И, конечно, работая на таком уровне точности, ученым пришлось производить эксперименты в глубоком вакууме и тщательно экранировать электромагнитные поля с помощью клетки Фарадея.

Тщательные измерения показали, что формула Ньютона продолжает работать и на масштабе миллиграммовых масс. Рассчитав гравитационную постоянную (G) на основе своих измерений, ученые показали, что она всего на девять процентов отличается от стандартного принятого значения. Но главное - авторы продемонстрировали, что такие измерения в принципе возможны и позволяют регистрировать сверхмалые силы гравитации. Быть может, когда-нибудь они помогут понять их работу и на уровне элементарных частиц.

<< Назад: Фоновая музыка мешает творчеству 19.03.2021

>> Вперед: Гидрогель для гибкой электроники 18.03.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Электромагнитный полуплащ-невидимка 05.12.2013 Китайские ученые из Юго-восточного университета в Нанкине разработали принципиальную схему для создания плаща-невидимки, который будет скрывать только часть спрятанного объекта и уже изготовили прототип такого плаща, скрывающий внутренний постоянный ток. Физики дали название плащей-невидимок устройствам, которые способны заставить излучение (акустическое или электромагнитное) огибать определенный объект и создавать с другой стороны такое же поле, как будто этого объекта вовсе нет. В таком устройстве принципиальным моментом является то, что внутрь объекта излучение не попадает, из-за чего, находясь внутри, нельзя видеть все, что происходит снаружи. Авторы исследования разработали принципиальную схему устройства, способного решить эту проблему. Оно скрывает объект не полностью, а только большую его часть, в результате возможно получение информации извне - авторы приводят в качестве примера плащ-невидимку Гарри Поттера, который не скрывал голову сказочного персонажа. Подобное устройство решает не только проблему информационной изоляции. Оно способно создавать оптические иллюзии для внешнего наблюдателя, демонстрируя ему не то, что он должен видеть. Таким образом, можно, к примеру, один автомобиль скрыть под видом другого. Прототип, который был создан для демонстрации принципиального подхода, способен скрывать от внешнего наблюдения постоянный ток, который проходит внутри. Конструктивно устройство представляет собой диск, который состоит из множества резисторов, соединенных проводниками. Разработчики плащей-невидимок часто обращаются к микроволновому излучению, радиоизлучению и постоянному току из-за технических сложностей: средний размер деталей должен быть тем меньше, чем меньше длина волны. Работа в диапазоне видимого света требует создания метаматериалов с нанометровым характерным размером деталей. На сегодняшний день больше всего исследованы плащи-невидимки, предназначенные для работы в диапазоне микроволн. Ученые научились делать их микроскопическими и мягкими.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026