Cât de greu poate fi un graviton?

Oamenii de știință încearcă să determine proprietățile  gravitonii a determina - a unei particule ipotetice, cea interacțiune gravitațională exerciții într-un im Journal of High Energy Astrophysics În lucrarea lor publicată, prof. Marek Biesiada și colegii săi au descoperit o nouă constrângere asupra masei galaxiei dintr-o analiză a 12 clustere de galaxii. gravitonii derivat. Este cu șapte ordine de mărime mai puternică decât limitările rezultate din observațiile lui  Valuri gravitationale predare.

. Relativitatea Generală (GRT) ne-a schimbat ideile despre gravitație. După curbele ART materie spatiu-timp, și toate obiectele se mișcă în acest spațiu-timp curbat pe anumite căi care geodezişti sunt numite, atâta timp cât nu sunt influențate de alte interacțiuni, non-gravitaționale. Reproduce pentru curburi nu foarte mari ale spațiu-timp și viteze mici în comparație cu viteza luminii teoria lui Einstein Legea gravitației universale a lui Newton, pe care încă o folosim cu succes pentru a explica mișcarea planetelor sau a stelelor Galaxian a descrie.

Știm că celelalte trei interacțiuni fundamentale - cel interacțiune electromagnetică cu rază lungă precum și cei slabi și cei interacțiune puternicăcare controlează materia la nivel subatomic - sunt de natură mecanică cuantică. În descriere cuantică O interacțiune implică schimbul de particule (boson) care o poartă. Pentru electromagnetism, acesta este fotonul - o particulă de lumină, un cuantum al undei electromagnetice. Pentru interacțiunea puternică și cea slabă, sunt gluonii sau bosonii Z și W. De mai bine de o sută de ani, fizicienii încearcă să gravitația universală în același mod și căutați o teorie cuantică a gravitație. În analogie cu alte interacțiuni, o particulă purtătoare gravitațională ipotetică ar fi așa-numita graviton. Din cauza intervalului infinit de interacțiune gravitațională, care scade cu pătratul distanței, asta ar trebui să fie graviton - ca și fotonul - să fie fără masă. Cu toate acestea, acestea sunt doar predicții teoretice care trebuie verificate experimental.

 Sursa imagine: Pixabay / Aceste

Având în vedere proprietățile unui ipotetic gravitonii studiat, se poate pune întrebarea inversă: ce consecințe observabile ar trebui să apară în imaginea Universului și a dinamicii lui la care avem la dispoziție dacă gravitonul ar avea proprietăți diferite decât ne așteptăm - de exemplu, dacă ar avea o formă foarte mică, dar diferită de zero. , ar avea masa? Dacă datele de observare - care sunt întotdeauna supuse incertitudinilor - cu ipoteza unui fără masă gravitonii de acord, atunci incertitudinea asociată acestor date permite masa maximă a gravitonii estimat în prealabil, adică permite să se răspundă la întrebarea cât de ușor poate fi gravitonul, astfel încât consecințele masei sale să nu fie încă în contradicție cu datele observaționale. Într-o lucrare publicată în Journal of High Energy Astrophysics, prof. Marek Biesiada de la NCBJ împreună cu Dr. Aleksandra Piórkowska-Kurpas de la Universitatea din Silezia și Prof. Shuo Cao de la Universitatea Normală din Beijing au emis o avertizare pentru masa gravitonului mg < 5-10^-29 eV găsit.


Fiecare particulă are o lungime caracteristică care așa-numita lungime de undă Compton, care este invers proporțional cu masa sa, explică prof. Marek Biesiada. Cu cât masa este mai mare, cu atât lungimea de undă a respectivei undă este mai mică. Pentru particulele care interacționează, lungimea de undă Compton determină domeniul de interacțiune. Masa zero înseamnă lungime de undă infinită Compton, adică o gamă infinită. In caz de electromagnetism teoria prezice că fotonul ar trebui să fie fără masă. Același lucru este valabil și pentru gravitație. Deci testul masei gravitonului este un test al teoriei. Sunt un test foarte important, deoarece unii cercetători au propus teorii care modifică ART și prevăd că zona interacțiune gravitațională ar trebui să fie finită. În astfel de teorii va fi potenţial newtonian modificat: La distante mari, cel forta gravitationala mai repede decât pătratul distanței.