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초저중력 측정

19.03.2021

정밀한 실험을 통해 0,09g의 질량으로 물체 사이의 인력을 측정할 수 있었고 뉴턴의 법칙이 이 수준에서도 적용됨을 보여주었습니다.

아이작 뉴턴(Isaac Newton) 시대부터 한 쌍의 물체 사이의 중력은 질량의 곱에 정비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 사실이 알려져 왔습니다. 중력을 시공간의 기하학적 변형으로 간주하는 XNUMX세기 초에 등장한 일반 상대성 이론은 천문학적 규모의 거대한 주제의 거동을 보다 정확하게 설명합니다. 그러나 중력이 소립자의 수준에서 규모의 반대편에서 어떻게 거동하는지 알 수 없습니다.

Newtonian 공식의 테스트조차도 일반적으로 킬로그램 및 그램 정도의 질량을 가진 물체로 수행됩니다. 중력이 너무 작아 측정하기가 매우 어렵습니다. 그러나 최근에 오스트리아 과학 아카데미의 토비아스 베스트팔(Tobias Westphal) 팀은 무게가 90밀리그램에 불과한 황금 구체에 대해 이 작업을 수행하여 기록적으로 낮은 중력을 기록했습니다.

실험은 이러한 방식으로 처음으로 그의 실험실에서 물체 간의 중력 상호 작용을 측정한 Henry Cavendish가 발명한 계획을 기반으로 합니다. 이를 위해 그는 실로 매달린 나무 기둥 끝에 테스트 매스(납 볼)를 고정하고 같은 종류의 두 번째 볼과 균형을 맞추었습니다. 더 큰 두 번째 공이 시험 하중에 천천히 접근했고 그 인력으로 인해 로커가 약간 회전했습니다. 실의 비틀림을 등록함으로써 회전량을 정확하게 추정하고 질량체 사이의 인력을 계산할 수 있었습니다.

Tobias Westphal과 그의 동료들은 유사한 실험을 수행했는데, 무게가 90밀리그램에 불과한 금 구체를 소형 유리 요크에 장착하고 매우 얇은 실리콘 실에 매달아 테스트 분동으로 사용했습니다. 로커 암의 편향은 레이저 빔에 의해 조명된 로커 암에 장착된 미러를 돌려 기록되었습니다. 물론 이 수준의 정확도에서 과학자들은 깊은 진공에서 실험을 수행하고 패러데이 케이지를 사용하여 전자기장을 조심스럽게 차폐해야 했습니다.

주의 깊게 측정한 결과 뉴턴의 공식이 밀리그램 질량 규모에서 계속 작동하는 것으로 나타났습니다. 과학자들은 측정값을 기반으로 중력 상수(G)를 계산하여 표준 허용 값과 XNUMX%만 다른 것으로 나타났습니다. 그러나 가장 중요한 것은 저자들이 이러한 측정이 원칙적으로 가능하고 초소형 중력을 등록할 수 있음을 입증했다는 것입니다. 아마도 언젠가 그들은 소립자 수준에서 그들의 작업을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

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