Ερευνητές του πανεπιστημίου του Μπέρκλι στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ αναφέρουν πως ίσως να μέτρησαν την ασθενέστερη δύναμη που έχει καταγραφεί ποτέ. Με τη βοήθεια ειδικών διατάξεων λέιζερ οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα νέφος από εξαιρετικά ψυχρά άτομα, στα οποία μετρήθηκε μία μηχανική δύναμη της τάξεως των 42 yoctoNewton (10-24 Newton).
To μεγαλύτερο εμπόδιο στη μέτρηση τόσο χαμηλών δυνάμεων το δημιουργούν οι ίδιοι οι φυσικοί νόμοι. Καθώς οι απαιτήσεις στην ευαισθησία μίας μέτρησης γίνονται όλο και πιο απαιτητικές, πλησιάζουν ένα φυσικό όριο που δεν μπορεί να παραβιαστεί κι αυτό γιατί σύμφωνα με την αρχή της αβεβαιότητας της κβαντικής μηχανικής, από ένα σημείο κι έπειτα η ίδια η μέτρηση επηρεάζει το μετρούμενο σύστημα, ένα φαινόμενο που αποκαλείται κβαντική αντίδραση.
Το όριο που θέτει η αρχή της αβεβαιότητας ονομάζεται Τυπικό Κβαντικό Όριο (ΤΚΟ) και τις τελευταίες δεκαετίες οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μία σειρά από μεθόδους ώστε περιορίζοντας τη κβαντική αντίδραση να αγγίξουν το ΤΚΟ των υπό μελέτη συστημάτων. Όλες οι προσπάθειες μέχρι σήμερα όμως είχαν στην καλύτερη περίπτωση έξι με οχτώ τάξεις μεγέθους μικρότερη ευαισθησία από το ΤΚΟ.
Στην εργασία που δημοσιεύουν στο επιστημονικό περιοδικό Science ωστόσο, οι επιστήμονες του εργαστηρίου Λόρεντς του πανεπιστημίου Μπέρκλι αναφέρουν πως πλησίασαν το ΤΚΟ περισσότερο από κάθε άλλη μελέτη στο παρελθόν, μέσω ενός μηχανικού ταλαντωτή αποτελούμενου από 1.200 ψυχρά άτομα.
Για την έρευνα επιλέχθηκαν άτομα ρουβιδίου τα οποία παγιδεύτηκαν σε μία στενή περιοχή και συμπεριφέρονταν σαν ένα είδος ελατηρίου όταν δέχονταν κάποια διαταραχή. Κλειδί για την επιτυχία του πειράματος ήταν η πλήρης απομόνωση των ατόμων ρουβιδίου από το περιβάλλον τους, μέσω των συστημάτων λέιζερ τα οποία τα κρατούσαν ψυχρά και τα προστάτευαν από τους εξωτερικούς θορύβους.
Η μέθοδος αυτή μπορεί να φανεί πολύ χρήσιμη σε μελλοντικά πειράματα, σύμφωνα με τους ερευνητές. Εάν για παράδειγμα θέλει κανείς να μετρήσει απειροστά μικρές μεταβολές, όπως στην περίπτωση των βαρυτικών κυμάτων τα οποία αποτελούν διαδιδόμενες ρυτιδώσεις στη δομή του χωροχρόνου, η τεχνολογία αυτή μπορεί να δώσει μια λύση που δεν υπήρχε έως σήμερα καθώς στο κέντρο των μετρητικών διατάξεων που μελετούν τέτοιου είδους φαινόμενα βρίσκονται παρόμοιοι μηχανισμοί που αποτελούνται από μηχανικούς ταλαντωτές.
BERKELEY LAB /ROY KALTSCHMIDT
From left, Sydney Schreppler, Dan Stamper-Kurn and Nicolas Spethmann were part of a team that detected the smallest force ever measured using a unique optical trapping system that provides ultracold atoms. (Photo by Roy Kaltschmidt) - See more at: http://newscenter.lbl.gov/2014/06/26/smallest-force-ever-measured/#sthash.mYJRhbtP.dpuf
From left, Sydney Schreppler, Dan Stamper-Kurn and Nicolas Spethmann were part of a team that detected the smallest force ever measured using a unique optical trapping system that provides ultracold atoms. (Photo by Roy Kaltschmidt) - See more at: http://newscenter.lbl.gov/2014/06/26/smallest-force-ever-measured/#sthash.mYJRhbtP.dpuf
Οι ερευνητές του πανεπιστημίου του Μπέρκλι στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, Σίντνεϊ Σρέπλερ, Νταν Στάμπερ-Καμ, και Νίκολας Σπέθμαν, στο εργαστήριο τους.
Οι επιστήμονες του πειράματος θεωρούν πως σύντομα θα μπορέσουν να φτάσουν ακόμη πιο κοντά στο ΤΚΟ, με ένα συνδυασμό ακόμη ψυχρότερων ατόμων, βελτιωμένων οπτικών διατάξεων και την εισαγωγή νέων μεθόδων για την αποφυγή της κβαντικής αντίδρασης. Ακόμη και με την παρούσα ακρίβεια ωστόσο, αναφέρουν πως είναι δυνατή η μελέτη ασθενών δυνάμεων όπως αυτή της βαρύτητας με τη μεγαλύτερη λεπτομέρεια που έχει επιτευχθεί ποτέ.
