Найден новый способ измерения силы тяжести

Сила тяжести — одна из фундаментальных сил, которая влияет на все объекты Солнечной системы. Команда исследователей из Калифорнийского университета в Беркли нашла новый способ измерения силы тяжести путем наблюдения различий атомов в состоянии суперпозиции, подвешенных в воздухе с помощью лазера. В своей статье, опубликованной в журнале Science, группа описывает их новый способ и объясняет, почему данный способ измерения силы тяжести более полезным, чем традиционные методы.

В настоящее время традиционный способ проведения экспериментов по измерению гравитации состоит в сбрасывании предметов с определенной высоты в экранированных трубках и измерении их характеристик при помощи приборов. Помимо того, что исследователи получают очень короткую возможность наблюдать гравитационное взаимодействие, такие методы часто подвержены воздействию случайных магнитных полей. В своей новой работе исследователи нашли способ измерения силы тяжести, который вообще не включает в себя падение предметов.

Сила тяжести. Новый подход к измерению

Новый подход заключается в том, чтобы в небольшой камере в воздух выпустить облако атомов цезия. Затем использовать импульсные сигналы лазера, чтобы привести несколько из них в состояние суперпозиции. После этого лазеры используются для удержания всех атомов в фиксированных положениях. При этом один из атомов каждой пары спаренных атомов поднят немного выше, чем его «напарник». Затем команда измеряла дуальность волновой частицы каждого атома, на которую воздействует гравитация. Измеряя разницу в двойственности между спаренными атомами (из-за разницы в их расстояниях от Земли), исследователи смогли измерить силу тяжести.

Примечательно, что этот метод позволяет проводить измерения в течение более длительного промежутка времени, поскольку измеряемые атомы не будут двигаться. Кроме того, данный метод можно использовать для измерения гравитационного притяжения между двумя объектами, например, между атомами железа и др. А поскольку размер устройства, используемого для этого невелик, то его будет намного проще защитить от помех и случайных магнитных полей. Это, в свою очередь, может позволить создать портативные устройства для измерения силы тяжести, которые можно использовать для измерения гравитационного притяжения Земли в разных местах. Такие приборы позволят помочь находить залежи полезных ископаемых. Заглядывая вперед, можно сказать, что новый способ измерения силы тяжести может оказаться полезным для ученых, пытающихся понять природу темной материи и проверить другие идеи физики, такие как принцип эквивалентности. Тем не менее, пока одни ученые пытаются изучать силу тяжести, другие собираются использовать ее в качестве накопителя электроэнергии.