Квантова гравітація: фізики наблизилися до створення теорії, яка змінить розуміння Всесвіту
Фізики вважають, що гравітація — це не просто фундаментальна сила, а квантове поле, і вчені наблизилися до підтвердження цього.
Фізики запропонували спосіб, який допоможе пролити світло на квантову гравітацію. Гравітація — це єдина фундаментальна сила у Всесвіті, яка не вписується в поточну квантову структуру. Тому вчені шукають спосіб створити теорію квантової гравітації, яка б змогла описати всю відому фізику. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише Popular Mechanics.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Теорія, що описує всю фізику
Майже все, що вченим відомо про Всесвіт, зводиться до правил квантової механіки. Майже все можна описати як поля, включно з такими фундаментальними силами, як електромагнітна, слабка і сильна взаємодія, а також матерію. Але є один виняток, і він називається гравітація.
Як вдалося довести фізикам, гравітація не є квантовою, хоча теоретично має бути такою. Досі не існує квантового опису гравітації, який зазвичай називають теорією квантової гравітації. Поки що найкраще гравітацію описує загальна теорія відносності Ейнштейна. Але розрив між класичною гравітацією та відомими квантовими полями є причиною того, що вчені продовжують шукати спосіб створення так званої теорії Великого об'єднання, яка могла б описати всю відому фізику, тобто об'єднати класичну та квантову фізику. Така теорія може змінити повністю наше уявлення про Всесвіт.
Спосіб виявити квантову гравітацію
Автори нового дослідження запропонували спосіб, за допомогою якого можна перевірити існування гравітації у квантовому світі. За словами фізиків, замість того, щоб намагатися довести існування квантової гравітації, можна спростувати суто класичну гравітацію, показавши, що вимір цієї сили слідує принаймні одному квантовому правилу: суперпозиції.
Фізики пропонують створити крихітний нанокристал і помістити його в стан суперпозиції. Це квантовий стан, у якому будь-який об'єкт, але найчастіше частинка, перебуває у станах одночасно, поки його не виміряють.
Автори дослідження кажуть, що, оскільки квантова механіка визначається не тільки принципом суперпозиції, спостереження наявності квантової заплутаності означатиме, що гравітація описується або квантовою механікою, або невідомою теорією некласичної фізики, яка підпорядковується принципу суперпозиції. Щоб дізнатися, чи справді гравітація є квантовою, потрібно перевірити інші постулати квантової механіки на предмет гравітації.
Квантова природа гравітації
Вчені вважають, що після того, як буде створено стан суперпозиції, потрібно виконати дві дії дії. Спочатку, щоб створити свого роду контрольну групу, потрібно виміряти кристал у стані суперпозиції та визначити його кінцевий стан. Далі розмістити поруч із нанокристалом ще один такий самий кристал, але він має бути так близько до першого, щоб між ними виникла дуже слабка гравітаційна сила.
Теоретично гравітацію другого кристала має відчувати перший кристал у стані суперпозиції. Потім фізики знову виміряють перший кристал і побачать, чи відрізняється його кінцевий стан від того, коли він був виміряний до втручання другого кристала. Це ефект, спричинений явищем, відомим як квантове збурення, спричинене вимірюванням, яке відбувається тільки в тому разі, якщо діють квантові ефекти.
За словами фізиків, якщо стан насправді відрізняється, це буде першим доказом того, що гравітація справді має квантову природу. Хоча це ще не буде повним доказом існування квантової гравітації, але це величезний крок уперед до її розуміння.
Як уже писав Фокус, місія за 3 млрд доларів зможе розкрити загадки Плутона. Новий космічний апарат зможе відповісти на питання, які виникли після відвідування Плутона місією "Нові горизонти".
Також Фокус писав про те, що вчені виявили, що лазери можуть блокувати світло і це відкриття має величезне значення для оптичної фізики.