Kuantum yerçekiminin ölçülmesi evrenin sırlarını daha da yakınlaştırıyor

Bilim insanları, yerçekiminin mikroskobik düzeyde nasıl ölçüleceğini bulduktan sonra evrenin gizemli güçlerini açığa çıkarmaya bir adım daha yaklaştılar.

Uzmanlar, Isaac Newton'un keşfettiği kuvvetin küçük kuantum aleminde nasıl çalıştığını hiçbir zaman tam olarak anlayamadılar.

Einstein bile kuantum kütle çekimi karşısında şaşkına dönmüştü ve genel görelilik teorisinde hiçbir gerçekçi deneyin kütle çekiminin kuantum versiyonunu gösteremeyeceğini söylemişti.

Ancak şimdi Southampton Üniversitesi'ndeki fizikçiler, Avrupa'daki bilim insanlarıyla işbirliği yaparak, yeni bir teknik kullanarak küçük bir parçacık üzerindeki zayıf çekim kuvvetini tespit etmeyi başardılar.

Bunun, kuantum kütle çekiminin bulunması zor teorisini bulmanın yolunu açabileceğini iddia ediyorlar.

Science Advances dergisinde yayınlanan deneyde, kuantum alanına girebilecek kadar küçük olan mikroskobik parçacıklar üzerindeki yerçekimini tespit etmek için yüksek güçlü mıknatıslar kullanıldı.

Southampton Üniversitesi'nden baş yazar Tim Fox, bulguların uzmanların gerçeklik resmimizdeki bulmacanın eksik parçasını bulmasına yardımcı olabileceğini söyledi.

Şöyle ekledi: “Bir yüzyıl boyunca bilim insanları yerçekimi ve kuantum mekaniğinin birlikte nasıl çalıştığını anlamaya çalıştılar ve başarısız oldular.

“Şimdiye kadar kaydedilen en küçük kütledeki yerçekimi sinyallerini ölçmeyi başardık, bu da onların birlikte nasıl çalıştıklarını anlamaya bir adım daha yaklaştığımız anlamına geliyor.

“Buradan itibaren her iki tarafta kuantum dünyasına ulaşana kadar bu tekniği kullanarak kaynağın boyutunu küçültmeye başlayacağız.

“Kuantum yerçekimini anlayarak, evrenimizin bazı gizemlerini çözebiliriz; örneğin evrenin nasıl başladığı, kara deliklerin içinde neler olduğu veya tüm kuvvetlerin tek bir büyük teoride birleştirilmesi gibi.”

Kuantum dünyasının kuralları bilim tarafından hâlâ tam olarak anlaşılmış değil ancak mikroskobik düzeydeki parçacıkların ve kuvvetlerin, normal büyüklükteki nesnelerden farklı şekilde etkileşime girdiği düşünülüyor.

Southampton'dan akademisyenler, AB Horizon Europe EIC Pathfinder (QuCoM) hibesi tarafından finanse edilen deneyi Hollanda'daki Leiden Üniversitesi'ndeki ve İtalya'daki Fotonik ve Nanoteknoloji Enstitüsü'ndeki bilim adamlarıyla gerçekleştirdi.

Çalışmalarında tuzak olarak bilinen, manyetik alanlara sahip, hassas dedektörlere ve gelişmiş titreşim izolasyonuna sahip süper iletken cihazlar içeren karmaşık bir kurulum kullanıldı.

0,43 mg kadar küçük bir parçacık üzerinde, mutlak sıfırın yüzde biri derecenin üzerindeki donma sıcaklıklarında (yaklaşık eksi 273 santigrat derece) tutularak yalnızca 30 amperlik zayıf bir çekiş ölçüldü.

Yine Southampton Üniversitesi'nden fizik profesörü Hendrik Ulbricht, sonuçların daha küçük nesneler ve kuvvetler arasında gelecekte yapılacak deneylere kapı açtığını söyledi.

Şöyle ekledi: “Yerçekimi ve kuantum dünyası hakkında yeni keşiflere yol açabilecek bilimin sınırlarını zorluyoruz.

“Parçacık titreşimini izole etmek için kriyojenik sıcaklıklar ve cihazlar kullanan yeni teknolojimiz, muhtemelen kuantum yerçekiminin ölçülmesinde ileriye giden yolu kanıtlayacaktır.

“Bu gizemleri çözmek, en küçük parçacıklardan en büyük kozmik yapılara kadar evrenin dokusu hakkında daha fazla sırrı ortaya çıkarmamıza yardımcı olacak.”

Çalışmayı okuyun doi.org/10.1126/sciadv.adk2949.