یک رویکرد جدید، فیزیک کوانتومی و گرانش را به هم مرتبط کرده است

برای اولین بار، ما بررسی کرده‌ایم که چگونه گرانش کوانتومی حرکت ذرات را تغییر می‌دهد.

به گزارش مجله خبری نگار،دانشمندان دانشگاه فناوری وین، روش جدیدی را برای حل یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل فیزیک - تلاش برای متحد کردن مکانیک کوانتومی و نسبیت عام - پیشنهاد کرده‌اند. اگر فضا-زمان واقعاً از قوانین کوانتومی پیروی کند، ذرات باید متفاوت از آنچه نظریه انیشتین پیش‌بینی می‌کند، حرکت کنند. این تفاوت‌ها می‌توانند نه تنها در فواصل بسیار کوچک، بلکه در مقیاس کهکشان‌ها نیز خود را نشان دهند. این کار در مجله Physical Review D (PRD) منتشر شده است.

فیزیکدانان این وضعیت را با «داستان سیندرلا» مقایسه کرده‌اند: چندین نظریه رقیب در مورد گرانش کوانتومی وجود دارد - نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی حلقه‌ای، گرانش مجانبی ایمن و دیگران. اما در حال حاضر هیچ «دمپایی شیشه‌ای» - یک اثر قابل مشاهده که بتوان از آن برای تعیین اینکه کدام نظریه واقعیت را منعکس می‌کند استفاده کرد - وجود ندارد. یک مطالعه جدید چنین گزینه‌ای را پیشنهاد می‌کند.

در نسبیت عام کلاسیک، حرکت هر جسم توسط ژئودزیک‌ها - کوتاه‌ترین مسیر‌ها در فضازمان خمیده - تعیین می‌شود. اما اگر خود متریک فضازمان به یک کمیت کوانتومی تبدیل شود، خواص آن ناگزیر "لکه‌دار" می‌شود. نویسندگان اولین کسانی بودند که چنین کوانتیزاسیونی را برای یک میدان گرانشی کروی متقارن انجام دادند و معادله حرکت جدیدی - به اصطلاح q-desic‌ها - را استخراج کردند.

محاسبات نشان داده‌اند که در نسخه کوانتومی، ژئودزیک‌ها دیگر کوتاه‌ترین مسیر‌های ایده‌آل نیستند. برای گرانش معمولی، تفاوت‌ها حداقل هستند - در حدود ۱۰⁻³⁵ متر، که تشخیص تجربی آن غیرممکن است. با این حال، وقتی ثابت کیهان‌شناسی مرتبط با انرژی تاریک به معادله اضافه می‌شود، وضعیت به طرز چشمگیری تغییر می‌کند. در فواصل بسیار زیاد - حدود ۱۰²¹ متر - مسیر‌های ذرات شروع به واگرایی قابل توجهی از پیش‌بینی‌های نسبیت کلاسیک می‌کنند.

در منظومه شمسی، چنین انحرافاتی ناچیز هستند، اما در مقیاس‌های کیهان‌شناسی می‌توانند قابل توجه باشند. به گفته نویسندگان، در همین فواصل است که اسرار اصلی کیهان‌شناسی مدرن نهفته است: نرخ چرخش کهکشانی غیرعادی، مشکلات مربوط به توزیع جرم و درک ناقص از اثرات انرژی تاریک.

اگر نتایج مشابهی برای پیکربندی‌های گرانشی پیچیده‌تر به دست آید، فیزیکدانان ابزار جدیدی برای آزمایش نظریه‌های گرانش کوانتومی در برابر مشاهدات نجومی خواهند داشت.

نویسندگان خاطرنشان کردند: «ما ممکن است برای اولین بار به یک نشانه‌ی قابل مشاهده از گرانش کوانتومی دست یافته باشیم که می‌توان آن را در داده‌های مربوط به ساختار جهان جست‌و‌جو کرد.»

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری