Đo lực hấp dẫn giữa hai tấm silicon nặng 7,6 miligam
· Ban biên tập BehindLines
Một nhóm do Shan-Qing Yang của Đại học Sun Yat-sen (Trung Quốc) dẫn đầu cho biết đã đo lực hấp dẫn giữa hai tấm silicon, mỗi tấm nặng 7,6 miligam. Theo bài báo trên Nature Communications, đây là phép đo giữa các vật cỡ miligam, mà các tác giả mô tả là một bước đưa chế độ cổ điển và chế độ lượng tử của lực hấp dẫn lại gần nhau hơn. ScienceAlert coi đây là cặp khối lượng nhỏ nhất từng được đo cho đến nay.
Vì sao đo ở mức nhỏ như vậy
Thuyết tương đối rộng và lý thuyết lượng tử mỗi bên đều mô tả rất tốt lĩnh vực của mình, nhưng khung toán học của chúng không khớp nhau. Để khám phá ranh giới này, các nhà vật lý làm lại thí nghiệm Cavendish với những khối lượng ngày càng nhẹ. Theo bài báo, một thử nghiệm trước đó đã đo lực hút giữa hai quả cầu vàng nặng khoảng 90 miligam.
Thiết bị thí nghiệm
Các nhà nghiên cứu khắc một con lắc xoắn nhỏ xíu vào silicon. Ở một đầu là một tấm nặng 7,6 miligam; đối diện là một bánh xe mang 16 tấm giống hệt, lần lượt đi sát qua nó. Theo ScienceAlert, bánh xe quay một vòng mất 10 phút, tạo ra lực hút lặp lại 16 lần mỗi vòng và có thể phân biệt với nhiễu nền. Toàn bộ đặt trong chân không, và một màng silicon mỏng phủ vàng hạn chế lực tĩnh điện. Một hệ điện tử giữ con lắc gần như đứng yên và đo lực cần thiết để triệt tiêu lực hút.
Kết quả
Ở khoảng cách từ 0,654 đến 1,554 milimét, các lực đo được phù hợp với dự đoán của Newton, với độ bất định tối đa 50 attonewton (50 × 10⁻¹⁸ N, ở mức 2 độ lệch chuẩn), theo bài báo. ScienceAlert nêu lực 471 attonewton ở khoảng cách ngắn nhất. Bài báo suy ra từ đó hằng số hấp dẫn G là 6,67 × 10⁻¹¹ trong hệ đơn vị quốc tế; ScienceAlert cho biết độ bất định là 5,3% và giá trị này phù hợp với giá trị được khuyến nghị quốc tế. Dữ liệu cũng cho phép đặt giới hạn cho những sai lệch kiểu Yukawa so với định luật Newton.
Điều này có nghĩa là gì
ScienceAlert nhấn mạnh kết quả vẫn còn xa mới chạm tới hấp dẫn lượng tử: nó cho thấy định luật Newton vẫn đúng ở quy mô này. Trong bài báo, các tác giả viết rằng tiến bộ của nhiều hướng bổ trợ nhau, trong đó có cân xoắn và các vật được giữ lơ lửng bằng ánh sáng hay từ trường, cho phép hy vọng một ngày nào đó quan sát được lực hấp dẫn giữa các vật ở trạng thái lượng tử. ScienceAlert lưu ý mỗi hướng đều có khó khăn riêng, nhất là việc loại bỏ nhiễu.