Painovoimahäiriö nähdään laboratoriokristallissa

Tutkijat käyttävät laboratoriokristallia nähdäkseen, miten avaruusajan kaarevuus vaikuttaa Weyl -nimisiin subatomisiin hiukkasiinfermionit. Kuva: Robert Strasser, Kees Scherer, kollaasi Michael Buker kauttaLuonto.

Fyysikko Johannes Gooth ja hänen tiiminsäIBM ResearchZürichissä, Sveitsissä, väittävät havainneensa vaikutuksen nimeltä anaksiaalinen - painovoima -anomaliakristallissa. Vaikutuksen ennustaa Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria, joka kuvaa painovoiman kaarevaksi avaruusajaksi. Äskettäin havaitun laboratoriovaikutuksen uskottiinollahavaittavissa vain valtavan painovoiman olosuhteissa - esimerkiksi mustan aukon lähellä tai pian alkuräjähdyksen jälkeen. Silti se on nähty laboratoriossa. Tiedemiehetjulkaistuheidän työnsävertaisarvioitupäiväkirjaLuonto20. heinäkuuta 2017.

Mikä on painovoiman poikkeavuus? Hyvä selitys tulee kirjoittajalta Karl LandsteineriltaIBM: n tutkimusblogi:

Symmetria on fyysikkojen pyhä graali. Symmetria tarkoittaa, että esine voidaan muuttaa tietyllä tavalla, joka jättää sen muuttumattomana. Esimerkiksi pyöreää palloa voidaan kiertää mielivaltaisella kulmalla, mutta se näyttää aina samalta. Fyysikot sanovat, että se on 'symmetrinen pyörimisen aikana.' Kun fyysisen järjestelmän symmetria on tunnistettu, on usein mahdollista ennustaa sen dynamiikka.

Joskus kuitenkin kvanttimekaniikan lait tuhoavat symmetrian, joka olisi onnellisesti olemassa maailmassa, jossa ei olisi kvanttimekaniikkaa, eli klassisia järjestelmiä. Jopa fyysikoille tämä näyttää niin oudolta, että he nimittivät tämän ilmiön 'poikkeukseksi'.

Suurimman osan historiastaan ​​nämä kvanttipoikkeamat rajoittuivat alkeishiukkasfysiikan maailmaan, jota tutkittiin valtavissa kiihdytinlaboratorioissa, kuten Large Hadron Collider CERNissä Sveitsissä…

Mutta nyt laboratoriossa on havaittu kvanttipoikkeama.Luonto sanoitulos vahvistaa uutta näkemystä, jonka mukaan tällaiset kiteet - kiteet, joiden ominaisuuksia hallitsevatkvanttimekaaniset vaikutukset-voi toimia kokeellisina testialustoina fysiikan vaikutuksille, jotka muutoin voitaisiin nähdä vain eksoottisissa olosuhteissa (alkuräjähdys, musta aukko, hiukkaskiihdytin).




Uuden paperin kirjoittaja Karl Landsteiner, kielioppi teoreetikko Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC: ssä, teki tämän kuvan selittääkseen painovoiman poikkeavuuden. Kuva kauttaIBM Research.

Edistyneissä luonnontieteellisissä tunneissa meitä opetetaan jossain vaiheessaLavoisierin laki. Siinä todetaan, että mitään ei luoda, mitään ei menetetä ja että kaikki muuttuu. Tämä laki - massan säilyttämisen laki - on perustieteen periaate.

Kuitenkin, kun kurkistaa kvanttimateriaalien funky -maailmaan suuren energian fysiikan avulla, massan säilymisen laki näyttää hajoavan.

Samaan aikaan Einsteinin kuuluisa yhtälö,E = mc^2, ehdottaa, että massa ja energia ovat keskenään vaihdettavissa (JAtai energia on yhtä suurimtai massa, kertaac ^ 2tai valon nopeus neliössä).

Gooth ja hänen tiiminsä loivat analogian Einsteinin yhtälön avulla: muutoslämpö (JA) on sama kuin massamuutos (m). Toisin sanoen Weyl -puolimetallin lämpötilan muuttaminen olisi sama kuin gravitaatiokentän luominen.

Lehden pääkirjailija Johannes Gooth selitti:

Ensimmäistä kertaa olemme havainneet kokeellisesti tämän kvanttipoikkeaman maan päällä, mikä on erittäin tärkeää ymmärryksemme maailmankaikkeudesta kannalta.

Paperin tekijät (vasemmalta oikealle): Fabian Menges, Johannes Gooth ja Bernd Gotsmann meluttomassa laboratoriossa IBM Researchissa Zürichissä. Kuva kauttaIBM Research.

Weyl -fermioneja ehdotti 1920 -luvulla matemaatikko Hermann Weyl. Ne ovat olleet tiedemiehille erittäin mielenkiintoisia jo jonkin aikaa, joidenkin ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi.

Tämä löytö on monien tutkijoiden mielestä näyttävä, muttakaikki tiedemiehet eivät ole vakuuttuneita. Boris Spivak, fyysikko Washingtonin yliopistosta Seattlessa, ei usko aksiaalisen painovoiman poikkeavuuteenvoisihavaitaan Weyl -puolimetallissa. Hän sanoi:

On monia muita mekanismeja, jotka voivat selittää heidän tietonsa.

Kuten aina tieteessä, aika näyttää.

Kaavio Weyl -puolimetallista. Kuva: Bianguang kauttaWikimedia Commons.

Bottom line: IBM: n tutkijat väittävät havainneensa aksiaalisen painovoiman poikkeavuuden vaikutukset laboratoriokiteessä.