Vědci UTA testují kvantovou povahu gravitace v Antarktidě

Foto: Martin Wolf, IceCube / NSF /Tiskový zdroj

Einsteinova teorie obecné relativity vysvětluje, že gravitace je způsobena zakřivením směrů prostoru a času. Nejznámějším projevem je zemská gravitace, která nás drží na zemi a vysvětluje, proč jablka padají na podlahu.

Podle Eureka Alert, se vědci po několika letech pokusili sjednotit tyto dvě oblasti studia, aby dosáhli kvantového popisu gravitace. To by mělo spojit fyziku zakřivení spojenou s obecnou relativitou se záhadnými náhodnými fluktuacemi spojenými s kvantovou mechanikou.

Na druhou stranu v oblasti fyziky vysokých energií vědci studují drobné neviditelné objekty, které se řídí zákony kvantové mechaniky, vyznačující se náhodnými fluktuacemi, které vytvářejí nejistotu v pozicích a energiích částic, jako jsou elektrony, protony a neutrony. Pochopení náhodnosti kvantové mechaniky je nutné k vysvětlení chování hmoty a světla v subatomárním měřítku.

Nová studie v Nature Physics, publikovaná fyziky z Texaské univerzity v Arlingtonu, uvádí novou sondu do hlubokého rozhraní mezi těmito dvěma teoriemi využívající ultravysokoenergetické neutrinové částice detekované částicovým detektorem umístěným hluboko v antarktickém ledovci na jižním pólu.

"Výzva sjednocení kvantové mechaniky s teorií gravitace zůstává jedním z nejnaléhavějších nevyřešených problémů ve fyzice," řekl spoluautor Benjamin Jones, docent fyziky. "Pokud se gravitační pole chová podobně jako ostatní pole v přírodě, jeho zakřivení by mělo vykazovat náhodné kvantové fluktuace."

Aby tým hledal známky kvantové gravitace, umístil tisíce senzorů po celém kilometru čtverečním poblíž jižního pólu v Antarktidě, které monitorovaly neutrina, neobvyklé, ale hojné subatomární částice, které mají neutrální náboj a nemají žádnou hmotnost. Tým byl schopen studovat více než 300 000 neutrin. Hledali, zda těmto ultravysokoenergetickým částicím vadí náhodné kvantové fluktuace v časoprostoru, které by se daly očekávat, pokud by gravitace byla kvantově mechanická, protože cestují na velké vzdálenosti.

„Hledali jsme tyto výkyvy studiem chutí neutrin detekovaných observatoří IceCube,“ řekl Negi. „Naše práce vyústila v měření, které bylo mnohem citlivější než předchozí (více než milionkrát více, u některých modelů), ale nenašli jsme důkazy o očekávaných kvantových gravitačních efektech.“

Foto: UT Arlington / Tiskový zdroj

Toto nepozorování kvantové geometrie časoprostoru je silným prohlášením o dosud neznámé fyzice, která funguje na rozhraní kvantové fyziky a obecné teorie relativity.

„Tato analýza představuje poslední kapitolu téměř desetiletého příspěvku společnosti UTA k observatoři IceCube,“ řekl Jones. „Moje skupina nyní provádí  nové experimenty, jejichž cílem je pochopit původ a hodnotu hmoty neutrin pomocí technik atomové, molekulární a optické fyziky.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikována v Naturephysic.