Физики успешно измерили силу гравитации божьей коровки
Физикам удалось измерить самую маленькую на сегодняшний день силу гравитационного притяжения — ту, с которой пространство-время искажает объект размером с божью коровку
Масса неразрывно связана с гравитацией, поэтому каждый отдельный объект, обладающий массой, независимо от того, насколько он мал, имеет пропорциональное гравитационное притяжение. Это явно связано с астрономическими объектами, такими как луны и планеты, но оно также верно и для более мелких объектов здесь, на Земле. Например, если вы держите монету в руке, не только ваше гравитационное притяжение тянет монету к себе, но и притяжение монеты также тянет вас к ней. Просто оно настолько слабое, что мы его не ощущаем.
Проблема для физиков заключается в том, что огромное гравитационное притяжение Земли размывает влияние между любыми двумя другими объектами на ее поверхности, что делает практически невозможным изучение силы гравитации в малых масштабах. Вы не можете просто «заблокировать» гравитацию Земли, ее нельзя изолировать как, к примеру, в случае электромагнетизма.
Однако в конце XVIII века ученый Генри Кавендиш провел элегантный эксперимент по противодействию притяжению Земли и измерению силы тяжести между двумя объектами в лаборатории. В нем используется так называемый торсионный маятник — стержень, подвешенный на тонкой проволоке с грузом на каждом конце.
Идея состояла в том, что подобная установка не имеет «отдачи» вниз, в направлении гравитационного притяжения Земли. При этом она может свободно вращаться по горизонтали, поэтому, если поместить другой груз большего размера рядом с грузами на концах стержня, они оба будут притягиваться друг к другу и слегка повернут стержень. Измеряя расстояние, на которое перемещается стержень, и скручивание поддерживающей проволоки, можно измерить силу притяжения между двумя грузами.
Для нового исследования ученые из Венского университета и Австрийской академии наук сократили эксперимент. Там, где Кавендиш использовал деревянные балки и свинцовые шары весом 160 кг каждый, в новом эксперименте использовался стеклянный стержень длиной 4 см и золотые сферы диаметром 2 мм и весом всего 90 миллиграммов — примерно масса одной божьей коровки – которые играли роль гирек.
«Мы перемещаем золотой шар вперед и назад, создавая гравитационное поле, которое изменяется со временем», — пояснил Джеремиас Пфафф, автор исследования. «Это заставляет торсионный маятник колебаться с определенной частотой возбуждения».
Движения маятника были измерены с помощью лазера, и оказалось, что они составляют всего несколько миллионных долей миллиметра, что соответствует наименьшей гравитационной силе, когда-либо измеренной в лабораторных условиях. «Согласно Эйнштейну, гравитационная сила является следствием того факта, что массы искривляют пространство-время, в котором движутся другие массы. Так что мы на самом деле измеряем то, как божья коровка искажает пространство-время», — пишут исследователи.