Οι νέες μετρήσεις για τη βαρύτητα περιορίζουν σε μικρότερες αποστάσεις τις δυνάμεις της θεωρίας των χορδών

Από σελίδα του Scientific American, 27 Φεβρουαρίου 2003

Από τότε που έπεσε το παροιμιώδες μήλο στο κεφάλι του Ισαάκ Νεύτωνα, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να υπολογίσουν την δύναμη της βαρύτητας σε διάφορες αποστάσεις από τη Γη. Η πρώτη μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας ήρθε πάνω από 100 χρόνια αργότερα, αλλά η δοκιμή της βαρύτητας σε πολύ μικρές αποστάσεις έχει αποδειχθεί πολύ δύσκολη. Τώρα οι επιστήμονες έχουν εξετάσει τη βαρυτική έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων που βρίσκονται σε απόσταση ακριβώς ένα δέκατο του χιλιοστού -- την μικρότερη απόσταση μέχρι τώρα για τέτοιες δοκιμές. Τα συμπεράσματα, που δημοσιεύονται σήμερα στο περιοδικό Nature , θέτουν τα ανώτερα όρια για μερικές από τις δυνάμεις που προβλέπονται από τη θεωρία χορδών.

Η θεωρία χορδών έχει προκύψει ως η πιο ελπιδοφόρος προσέγγιση για την ενοποίηση της κβαντικής μηχανικής -- οι νόμοι της οποίας κυβερνούν τα πολύ, πολύ, μικρά πράγματα όπως τα άτομα, τους πυρήνες και τα κουάρκ -- με τη Γενική Σχετικότητα, η οποία περιγράφει τον κόσμο σε μια πολύ μεγάλη κλίμακα, όσο αυτή των αστεριών και των γαλαξιών. Αυτή η θεωρία ισχυρίζεται ότι αυτό που μας φαίνεται πως είναι ένα σημείο -όπως τα στοιχειώδη σωματίδια - είναι στην πραγματικότητα μικροσκοπικές μονοδιάστατες χορδές, των οποίων οι δονήσεις προκαλούν τα θεμελιώδη σωματίδια. Η υπόθεση αυτή θεωρεί ότι υπάρχουν πάνω από έξι χωρικές διαστάσεις (πάνω από τις τρεις που μπορούμε να παρατηρήσουμε) και οι οποίες διπλώνουν σε τόσο μικροσκοπικές διαστάσεις που δεν φαίνονται. Αυτή η συμπίεση παράγει έναν αριθμό από "στοιχειώδεις" δυνάμεις, μερικές από τις οποίες θα ήταν συγκρίσιμες με τη βαρύτητα, στις πολύ-πολύ μικρές αποστάσεις, που πλησιάζουν το ένα δέκατο του ενός χιλιοστού, όπως δέχονται ορισμένα σενάρια από τη θεωρία των χορδών.

Για να ερευνήσει αυτές τις δυνάμεις που ενεργούν σε τέτοιες μικρές αποστάσεις, ο Joshua Long και οι συναδέλφοι του στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, στο Boulder, σχεδίασε μια νέα συσκευή που περιέχει στον πυρήνα του μια μεταλλική λουρίδα από βολφράμιο. Η λουρίδα, όπως μια σανίδα στις καταδύσεις, μπορεί να δονηθεί πάνω-κάτω και μια δεύτερη μεταλλική λουρίδα βρίσκεται 0.1 χιλιοστά κάτω από αυτήν. Οι ερευνητές διαπίστωσαν τότε ότι βαρύτητα ενήργησε λίγο πολύ όπως προβλέπεται από τη θεωρία του Νεύτωνα. Επιπλέον, δεν παρατήρησαν οποιεσδήποτε νέες δυνάμεις στην πειραματική τους εργασία. Οι στοιχειώδεις δυνάμεις της θεωρίας των χορδών πρέπει επομένως να έχουν ένα εύρος μικρότερο από 0.1 χιλιοστά. Το επόμενο βήμα, λένε οι συντάκτες του άρθρου, θα είναι να μικρύνει ακόμη περισσότερο το χάσμα μεταξύ των αντικειμένων σε τέτοιες δοκιμές της βαρύτητας, ίσως και σε 0.01 του χιλιοστού.