Ve fyzice existují čtyři základní síly. Z nich se v každodenním životě nejběžněji setkáváme s gravitační silou, třeba když nám něco spadne anebo něco hodíme. Pak je možná překvapivé, že gravitace je z těchto sil daleko nejslabší a na Zemi je nejobtížněji měřitelná. Nemluvě o tom, že částice, které by měly gravitaci zprostředkovávat, tedy gravitony, jsou zatím jen zcela hypotetické.
Foto: Barbara Mair
Do obtížného podniku s měřením gravitační síly malých objektů se nedávno pustil tým rakouských odborníků, který vedl Tobias Westphal z rakouského Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI).
Gravitační sílu vytvářejí všechny hmotné objekty. Jak galaxie, hvězdy a planety, tak i docela malé objekty, stejně jako samotné částice. Gravitační přitažlivost malých objektů je pochopitelně malá.
Při měření gravitační síly malých objektů je problém s tím, že gargantuovské gravitační pole planety Země gravitaci malých objektů prakticky zcela překrývá. Přitom ho nelze jednoduše odstínit, jako třeba v případě elektromagnetické síly.
To ale ještě neznamená, že je to ztracené. Anglický vědec Henry Cavendish na konci 18. století vymyslel postup, který s využitím torzních vah umožňuje do jisté míry vyrušit gravitační působení Země a změřit gravitaci mezi dvěma malými objekty. Torzní váhy se užívají k měření velmi malých sil, které vyvažuje moment zkrucovaného jemného závěsu.
Dvě zlaté kuličky
Rakouský tým navázal na Cavendishův experiment a poněkud ho zmodernizoval a zmenšil. Cavendish měřil gravitační sílu mezi dvěma olověnými koulemi, z nichž každá vážila 160 kilogramů. Westphal s kolegy použili 2 zlaté kuličky, každou o hmotnosti 90 miligramů, což zhruba odpovídá hmotnosti slunéčka sedmitečného.
Foto: Tobias Westphal
Výsledky měření během experimentu detekoval velmi přesný laserový paprsek. Gravitační síla zmíněným zlatých kuliček vyvolala pohyb experimentálního zařízení o pouhých pár miliontin milimetru. Badatelé tímto způsobem detekovali zatím nejslabší změřenou gravitační sílu v historii.
Jak uvádí Westphal, podle Einstena je gravitační síla vlastně projevem toho, jak hmota objektu ohýbá časoprostor. S kolegy tedy změřili, jak časoprostor ohýbá beruška. Vědci tím nekončí a už plánují měření gravitace ještě menších objektů.