Udvikling af en forskydningssensor til måling af tyngdekraften af ​​den mindste kildemasse nogensinde

Et af de mest ukendte fænomener i moderne fysik er tyngdekraften. Dens måling og love er stadig lidt af en gåde. Forskere ved Tohoku University har afsløret vigtige oplysninger om et nyt aspekt af tyngdekraftens natur ved at undersøge den mindste masseskala.

Professor Nobuyuki Matsumoto har fået et team af forskere til at udvikle en tyngdekraftsensor baseret på overvågning af forskydningen af ​​et hængende spejl, som gør det muligt at måle tyngdekraften af ​​den mindste masse nogensinde.

Forskergruppen var interesseret i, om tyngdekraftens natur er klassisk eller kvantisk. "Inden for de sidste hundrede år, vores forståelse af naturen er uddybet baseret på kvanteteori og generel relativitet. For at blive ved med at komme videre med denne fremgang, det er nødvendigt at forstå mere om tyngdekraftens natur, "sagde Matsumoto.

Indtil nu er den mindste masse, som mennesker har målt et tyngdefelt for, cirka 100 g, som er overraskende større end masseskalaen for en almindelig blyant (~ 10 g). Fordi tyngdekraften er meget svagere end andre kræfter, såsom den elektromagnetiske kraft, det er svært at måle tyngdekraften genereret af små masser.

Matsumoto udtalte, at "systemet blev lavet baseret på den teknologi, der er udviklet til gravitationsbølgedetektorer, f.eks. laserstabilisering, et vibrationsisoleringstrin, højvakuum og støjjagt. I modsætning til gravitationsbølgedetektorer, vi brugte et trekantet optisk hulrum, ikke et lineært optisk hulrum for at reducere støjniveauet fra forskydningssensoren og opretholde en stabil drift af sensoren. Vores systems støjniveau, på grund af den brune bevægelse af det ophængte spejl, er en af ​​de mindste i verden. "

Udviklingen af ​​en sådan tyngdekraftsensor vil bane vejen for en ny klasse af eksperimenter, hvor der kan opnås tyngdekobling mellem små masser i kvanteregimer.