سقوط آزاد اتمها در ایستگاه فضایی چین/ آزمایش معروف گالیله در مقیاس اتمی تکرار شد
دانشمندان با بازسازی آزمایش مشهور گالیله در ایستگاه فضایی تیانگونگ چین، نشان دادند اتمها با جرمهای متفاوت، با شتابی کاملاً یکسان سقوط میکنند.
به گزارش سایت دیدبان ایران، آزمایشی مشهور که به گالیله نسبت داده میشود، اکنون در مقیاس اتمی بازسازی و به فضا فرستاده شده است. این روایت شاید جنبهای افسانهای داشته باشد، اما گفته میشود گالیلئو گالیله، دانشمند ایتالیایی، برای نشان دادن اینکه اجسام با جرمهای متفاوت با شتاب یکسانی سقوط میکنند، وزنههایی را از بالای برج کج پیزا رها کرد.
اکنون، دانشمندان همان آزمایش را با اتمهای در حال سقوط در مدار زمین تکرار کردهاند. بهگزارش ساینسنیوز، پژوهشگران در مطالعهای تازه گزارش دادهاند که دو ابر از اتمهای سرد روبیدیوم در ایستگاه فضایی تیانگونگ چین با شتابهایی تقریباً یکسان درمعرض سقوط آزاد قرار گرفتند. جرم اتمهای هر ابر بهدلیل تفاوت در شمار نوترونهای هسته با ابر دیگر فرق داشت، بااینحال شتاب دو ابر با دقت ۰٫۰۵ درصد با هم منطبق شد.
براساس یافتهها، همسانی شتابها تأیید میکند که دو تعریف متفاوت از جرم، در عمل معادل هستند؛ جرم گرانشی، میزان واکنش جسم به کشش جاذبه را تعیین میکند و جرم لَختی یا اینرسی نیز مشخص میکند که یک جسم در صورت اعمال مقداری نیروی مشخص، چه میزان شتاب میگیرد.
اگر این دو تعریف معادل با یکدیگر باشند، اثر جرم در معادلات حذف میشود و اجسام با جرمهای متفاوت در خلاء با شتاب یکسان سقوط میکنند. این ایده که با نام اصل همارزی ضعیف شناخته میشود، یکی از پایههای نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین بهشمار میرود که گرانش را نتیجهی تاببرداشتن فضازمان توصیف میکند.
دانشمندان پیشتر نیز این اصل را با رهاکردن اجسام روی زمین، از جمله اتمها، مورد آزمایش قرار داده بودند. بااینحال، اجسام روی زمین فقط تا فاصلهای محدود سقوط میکنند و همین محدودیت، دقت آزمایشها را پایین میآورد. در مدار، جسم میتواند برای مدت بسیار طولانی در حالت سقوط آزاد باقی بماند و همین ویژگی، فضا را به آزمایشگاهی بسیار مناسبتر برای چنین سنجشهایی تبدیل کرده است.
آزمایشهای فضایی پیشین با رها کردن استوانههای فلزی روی یک ماهواره، اصل همارزیِ ضعیف را تأیید کرده بودند. با وجود این، اتمها برخلاف اجسام بزرگتر تابع قوانین فیزیک کوانتومی نیز هستند، بنابراین، باید بررسی شود که آیا رفتاری متفاوت از خود نشان میدهند یا خیر. اتمهایی که در مدار زمین قرار گرفتهاند، اصل همارزیِ ضعیف را در سطحی کاملاً تازه به نمایش میگذارند.