Yerçekimi

Yerçekimi, doğadaki bilinen tüm kuvvetlerin en zayıfıdır. Ancak yine de günlük yaşamlarımızda en güçlü haliyle mevcuttur. Attığımız her top, düşürdüğümüz her bozuk para ve tüm nesneler Dünya’nın yerçekimi tarafından çekilir. Newton’un evrensel kütle çekim yasası şöyle söyler; Her bir noktasal kütle diğer noktasal kütleyi, ikisini birleştiren bir çizgi doğrultusundaki bir kuvvet ile çeker. Bu kuvvet bu iki kütlenin çarpımıyla doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Kütle, ayrılmaz bir şekilde yerçekimiyle bağlantılıdır. Böylece kütlesi olan her bir nesne, ne kadar küçük olursa olsun, orantılı bir çekim kuvvetine sahiptir.

Şimdi iki madeni parayı küçük bir aralık ile yan yana yerleştirdiğimizi düşünelim. İki madeni paranın da kütleleri itibari ile bir çekim kuvvetine sahip olması gerektiğini biliyoruz. Fakat bu çekim kuvveti Dünya’nın yerçekimi kuvvetini aşamayacak kadar küçük. Yine de bu madeni paraların arasındaki çekim kuvvetini ölçmek mümkün mü? İşte burada bir sorun var. Dünya’nın muazzam kütle çekimi, yüzeyindeki diğer iki şey arasındaki etkiyi ortadan kaldırarak bilim adamlarının kuvveti küçük ölçeklerde incelemesini neredeyse imkansız hale getiriyor.

CAVENDISH DENEYİ

Viyana Üniversitesi ve Avusturya Bilimler Akademisi’nden Markus Aspelmeyer ve Tobias Westphal tarafından yönetilen bir kuantum fizikçi ekibi şimdi bu kuvvetleri laboratuvarda ilk kez gösterdi. Araştırmacılar, bunu yapmak için, 18. yüzyılın sonunda Henry Cavendish tarafından yapılan ünlü bir deneyden yararlandılar.

Deneydeki fikir oldukça basit. Fikir, düzeneğin Dünya’nın çekim kuvveti yönünde aşağıya doğru “salınımının” olmamasıdır. Ancak yatay olarak serbestçe dönebilir. Bu nedenle çubuğun uçlarındaki ağırlıkların yanına daha büyük bir ağırlık yerleştirilir böylece iki ağırlık birbirini çeker ve çubuğu çok az döndürür. Çubuğun hareket ettiği mesafeyi ve destek telinin bükülmesini ölçerek, iki ağırlık arasındaki yerçekimi kuvveti ölçülebilir.

Yeni çalışma için, Viyana Üniversitesi ve Avusturya Bilimler Akademisi’nden araştırmacılar bu deneyi küçülttü. Henry Cavendish deneyinde her biri 160 kg ağırlığındaki ahşap kirişler ve kurşun bilyeler kullanmıştı. Deneyin yeni versiyonunda araştırmacılar 4 cm uzunluğunda cam çubuk ve 2 mm genişliğinde sadece 90 miligram ağırlığında (yaklaşık bir uğur böceği ağırlığında) altın küreler kullandılar.

Deneyde yer alan araştırmacılardan biri olan Jeremias Pfaff, “Altın küreyi ileri geri hareket ettirerek zamanla değişen bir yerçekimi alanı yaratıyoruz” diyor. “Bu, burulma sarkacının o belirli uyarma frekansında salınmasına neden olur.

Hareket daha sonra bir lazerle ölçüldü ve laboratuvarda ölçülen en küçük yerçekimi kuvvetini işaretleyerek milimetrenin sadece birkaç milyonda biri olduğu bulundu. Buradaki zorluk, hareket üzerindeki diğer etkileri olabildiğince küçük tutmaktır.

“Einstein’a göre, kütle çekim kuvveti, diğer kütlelerin hareket ettiği uzay zamanı büken kütlelerin bir sonucudur.” diyor çalışmanın ilk yazarı Tobias Westfalen. “Öyleyse aslında burada ölçtüğümüz şey, bir uğur böceğinin uzay-zamanı nasıl büktüğü.”

KAYNAKÇA & İLERİ OKUMA

Çeviri | VİYANA ÜNİVERSİTESİ

MAdeni para görseli | Coin © Tobıas Westphal / Arkıtek Scıentıfıc

Sarkaç görseli | Labor © Tobias Westphal

Başlık Görseli | Pexels / Lisa Fotios