現代版卡文迪許引力實驗或將有助於發現暗物質
據外媒報導,有記錄的最小引力已被測量出來,科學家們推翻了關於什麼是“太小”而不能量化的常見假設。儘管所有的物體都表現出某種基於其質量的引力,但我們最熟悉的以及感受到的主要是來自行星的影響,就像地球對我們施加的引力。
這並不意味著其他小得多的物體就沒有自己的引力場,只是到目前為止還沒有現成的方法來測量它們。
來自維也納大學和奧地利科學院的Markus Aspelmeyer和Tobias Westphal領導了一組量子物理學家,他們對一個非常古老的實驗進行了尖端扭轉。在18世紀末首次使用的卡文迪許扭矩法讓一個一英尺寬、重量超350磅的鉛球實現接近於一個扭擺的運動。
這個方法讓兩個物體懸掛在一根電線上並使其自由旋轉:卡文迪許證明,鉛球的重力足以使鐘擺偏轉。在這個過程中,他和其他人反駁了只有行星和類似的天體自身才有萬有引力的假設。
現代版本的實驗則要小得多。維也納的研究人員使用了一個直徑2毫米、重量僅為90毫克的金球來代替鉛球。與此同時,他們的扭擺是由一根2英寸(約1.8厘米)、只有半毫米厚的玻璃桿懸掛在一根玻璃纖維上,另外還在兩端附加了更多的金球。激光被用來追踪任何運動。
研究小組的研究人員Jeremias Pfaff指出:“我們來回移動黃金球體以創造了一個隨時間變化的引力場。這導致扭擺在特定的激發頻率上振盪。”
實際的移動本身只是百萬分之一毫米,並且在這個水平上,研究小組被迫採取措施以避免移動源的潛在影響。比如靜電力被放置在物體之間的導電屏蔽所阻止,而鍾擺則懸浮在真空室中。然而,其他一些因素只能通過非正常的辦公時間來解決。
“在我們的實驗中,最大的非重力效應來自我們維也納實驗室周圍的行人和有軌電車產生的地震振動,”論文合著者Hans Hepach表示,“因此,我們在夜間和聖誕節假期期間獲得了最好的測量數據,因為那時車輛很少。”
目前,該團隊正在研究比實驗中使用的金球輕數千倍的質量引力場,其最終目標是能夠計算出真正微小的力,而這將可能允許暗能量或暗物質的存在。