Ce este și cum se măsoară gravitația

Gravitația a fost și este în continuare un subiect de studiu controversat. Oamenii de știință continuă să facă măsurători și cercetări pe marginea acestui subiect pentru a determina noi informații. Află ce este gravitația și cum se măsoară aceasta.

Cum se măsoară gravitația

În anul 1797, omul de știință englez Henry Cavendish a măsurat puterea gravitației cu un instrument format din sfere de plumb, tije de lemn și sârmă. În secolul 21, oamenii de știință fac ceva foarte asemănător cu instrumente mai sofisticate: atomii. Gravitația ar putea fi un subiect timpuriu în cursurile introductive de fizică, dar asta nu înseamnă că oamenii de știință încă nu încearcă să o măsoare cu o precizie din ce în ce mai mare.

Acum, un grup de fizicieni a făcut-o folosind efectele dilatării timpului care reprezintă încetinirea timpului cauzată de viteza crescută sau forța gravitațională  asupra atomilor. Într-o lucrare publicată online în revista Science, cercetătorii anunță că au reușit să măsoare curbura spațiu-timp.

Știri din lume

Te CRUCEȘTI! Vedetele din România care au fost ÎNȘELATE de parteneri!

Știri din lume

Dovada că Charlie Chaplin a fost ROMÂN! Cum a devenit prieten cu Ana Aslan

Experimentul face parte dintr-un domeniu al științei numit interferometrie atomică. Profită de un principiu al mecanicii cuantice: la fel cum o undă de lumină poate fi reprezentată ca o particulă,  iar aceea poate fi reprezentată ca un „pachet de undă”. Și la fel cum undele luminoase se pot suprapune și crea interferențe, la fel pot și pachetele de unde de materie.

În special, dacă pachetul de undă al unui atom este împărțit în două, lăsat să facă ceva și apoi recombinat, undele s-ar putea să nu se mai alinieze, cu alte cuvinte, fazele lor s-au schimbat.

Detectoarele de unde gravitaționale funcționează printr-un principiu similar. Studiind particulele în acest fel, oamenii de știință pot ajusta cifrele din spatele unora dintre funcțiile cheie ale universului, cum ar fi modul în care se comportă electronii și cât de puternică este cu adevărat gravitația, precum și cum se schimbă subtil chiar și pe distanțe relativ mici.

Este ultimul efect pe care Chris Overstreet de la Universitatea Stanford și colegii săi l-au măsurat în noul studiu. Pentru a face acest lucru, au creat o „fântână atomică”, constând dintr-un tub cu vid de 10 metri înălțime, ornamentat cu un inel în jurul vârfului. Cercetătorii au controlat fântâna atomică trăgând impulsuri laser prin ea.

Cu un singur puls, au lansat doi atomi în sus de jos. Cei doi atomi au atins înălțimi diferite înainte ca un al doilea puls să-i doboare înapoi. Un al treilea impuls a prins atomii din partea de jos, recombinând pachetele de unde ale atomilor. Cercetătorii au descoperit că cele două pachete de unde erau defazate, un semn că acel câmp gravitațional din fântâna atomică nu era complet uniform.

„Asta… în relativitatea generală, poate fi înțeles, de fapt, ca efect al curburii spațiu-timp”, a spus Roura, referindu-se la una dintre cele mai faimoase teorii ale lui Albert Einstein.

Deoarece atomul care a urcat mai sus era mai aproape de inel, a experimentat o accelerare mai mare datorită gravitației inelului. Într-un câmp gravitațional perfect uniform, astfel de efecte s-ar anula. În schimb, pachetele de unde ale atomilor erau defazate și, datorită efectelor dilatării timpului, atomul care a experimentat mai multă accelerație a fost puțin depășit de timp față de omologul său.

Rezultatul este o schimbare minusculă, dar interferometria atomică este suficient de sensibilă pentru a o capta. Și din moment ce oamenii de știință pot controla plasarea și masa inelului, „sunt capabili să măsoare și să studieze aceste efecte”. Tehnologia din spatele acestei descoperiri, interferometria atomică  ar putea fi folosită într-o zi pentru a detecta undele gravitaționale și pentru a ne ajuta să navigăm mai bine decât GPS-ul, au spus cercetătorii.

Ce este gravitația

Gravitația este forța universală de atracție care acționează toată materia. Este de departe cea mai slabă forță cunoscută din natură și, prin urmare, nu joacă niciun rol în determinarea proprietăților interne ale materiei. Pe de altă parte, prin acțiunea sa lungă și universală, controlează traiectoriile corpurilor din sistemul solar și din alte părți ale universului, precum și structurile și evoluția stelelor, galaxiilor și întregului cosmos.

Pe Pământ, toate corpurile au o greutate sau o forță gravitațională descendentă, proporțională cu masa lor, pe care masa Pământului o exercită asupra lor. Gravitația este măsurată prin accelerația pe care o dă obiectelor care cad liber. La suprafața Pământului, accelerația gravitației este de aproximativ 9,8 metri pe secundă pe secundă. Astfel, pentru fiecare secundă în care un obiect se află în cădere liberă, viteza acestuia crește cu aproximativ 9,8 metri pe secundă. La suprafața Lunii, accelerația unui corp în cădere liberă este de aproximativ 1,6 metri pe secundă.

Lucrările lui Isaac Newton și Albert Einstein domină dezvoltarea teoriei gravitaționale. Teoria clasică a forței gravitaționale a lui Newton a dominat de la Principia, publicată în 1687, până la lucrarea lui Einstein la începutul secolului al XX-lea. Teoria lui Newton este suficientă și astăzi pentru toate aplicațiile, cu excepția celor mai precise. Teoria relativității generale a lui Einstein prezice doar mici diferențe cantitative față de teoria newtoniană, cu excepția câtorva cazuri speciale. Semnificația majoră a teoriei lui Einstein este îndepărtarea sa conceptuală radicală de teoria clasică și implicațiile sale pentru creșterea ulterioară a gândirii fizice.