Jauns kvantu telpas-laika mērījums nav atklājis, ka nekas nenotiek

Holometra lāzera interferometrs. (Fermilab)

Vismazākajās izmērītajās telpas un laika vienībās Visumā nekas daudz nenotiek. Jaunā kosmosa laika kvantu svārstību meklējumos Planka skalās fiziķi ir atklājuši, ka viss ir gluds.

Tas nozīmē, ka vismaz pagaidām mēs joprojām nevaram atrast risinājumu vispārējā relativitāte ar kvantu mehāniku.

Tā ir viena no satraucošākajām problēmām mūsu izpratnē par Visumu.



Vispārējā relativitāte ir gravitācijas teorija, kas apraksta gravitācijas mijiedarbību liela mēroga fiziskajā Visumā. To var izmantot, lai izteiktu prognozes par Visumu; prognozēta vispārējā relativitātegravitācijas viļņi, piemēram, un dažimelno caurumu uzvedība.

Telpa-laiks saskaņā ar relativitāti seko tam, ko mēs saucam par lokalitātes princips - tas ir, objektus tieši ietekmē to tuvākā apkārtne telpā un laikā.

Kvantu sfērā - atomu un subatomu mērogā - vispārējā relativitāte sabrūk, un kvantu mehānika pārņem varu. Nekas kvantu valstībā nenotiek noteiktā vietā vai laikā, kamēr tas nav izmērīts, un kvantu sistēmas daļas, kas atdalītas ar telpu vai laiku, joprojām var mijiedarboties viena ar otru, parādība, kas pazīstama kā nelokalitāte .

Kaut kā, neskatoties uz atšķirībām, vispārējā relativitāte un kvantu mehānika pastāv un mijiedarbojas. Bet līdz šim, atrisinotatšķirības starp abiemir izrādījies ārkārtīgi grūti.

Šeit tiek izmantots Holometrs Fermilabā — projekts, kuru vada astronoms un fiziķis Kreigs Hogans no Čikāgas universitātes. Šis ir instruments, kas paredzēts, lai noteiktu telpas laika kvantu svārstības pēc iespējas mazākās vienībās - Planka garumā, 10-33centimetri un Planka laiks, cik ilgs laiks nepieciešams gaismai, lai nobrauktu Planka garumu.

Tas sastāv no diviem identiskiem 40 metru (131 pēdas) interferometriem, kas krustojas pie staru sadalītāja. Lāzers tiek izšauts uz sadalītāju un tiek nosūtīts uz leju divas rokas uz diviem spoguļiem, lai tas tiktu atstarots atpakaļ staru sadalītājā, lai rekombinētu. Jebkuras Planka mēroga svārstības nozīmēs, ka atgriežamais stars atšķiras no stara, kas tika izstarots.

Pirms dažiem gadiem , Holometrs veica nulles noteikšanu turp un atpakaļ kvantu nervozitātei telpas laikā. Tas liecināja, ka pati telpa-laiks, kā mēs to pašlaik varam izmērīt, nav kvantificēts; tas ir, var tikt sadalīti diskrētās, nedalāmās vienībās vai kvantos.

Tā kā interferometra sviras bija taisnas, tās nevarēja noteikt cita veida svārstīgas kustības, piemēram, ja svārstības bija rotējošas. Un tam varētu būt liela nozīme.

'Vispārējā relativitātes teorijā rotējoša matērija velk sev līdzi telpu-laiku. Rotējošas masas klātbūtnē lokālais nerotējošais rāmis, ko mēra ar žiroskopu, griežas attiecībā pret tālo Visumu, ko mēra ar tālu zvaigznēm, Hogans rakstīja Fermilab vietnē .

'Varētu būt, ka kvantu telpas laikam ir lokālā rāmja Planka mēroga nenoteiktība, kas novestu pie nejaušām rotācijas svārstībām vai pagriezieniem, ko mēs nebūtu atklājuši savā pirmajā eksperimentā un ir pārāk mazi, lai tos noteiktu jebkurā normālā gadījumā. žiroskops.'

Tātad komanda pārveidoja instrumentu. Viņi pievienoja papildu spoguļus, lai tie varētu noteikt jebkuru rotācijas kvantu kustību. Rezultāts bija neticami jutīgs žiroskops, kas spēj noteikt Planka mēroga rotācijas pagriezienus, kas maina virzienu miljons reižu sekundē.

Piecos novērošanas braucienos no 2017. gada aprīļa līdz 2019. gada augustam komanda savāca 1098 stundas divu interferometru laikrindu datus. Pa visu šo laiku nebija nevienas žņaugšanas. Cik zināms, telpa-laiks joprojām ir a kontinuums .

Bet tas nenozīmē holometru, kā tas ir bijis ieteikts daži zinātnieki uzskata, ka tā ir laika izšķiešana. Pasaulē nav cita tāda instrumenta. Rezultāti, ko tas atgriež - nulles vai nē, - veidos turpmākos centienus pārbaudīt relativitātes un kvantu mehānikas krustpunktu Planka mērogā.

'Mēs, iespējams, nekad nesapratīsim, kā darbojas kvantu telpas laiks bez mērījumiem, lai vadītu teoriju.' Hogans teica . 'Holometer programma ir pētnieciska. Mūsu eksperiments sākās ar tikai aptuvenām teorijām, lai vadītu tā izstrādi, un mums joprojām nav unikāla veida, kā interpretēt savus nulles rezultātus, jo nav stingras teorijas par to, ko mēs meklējam.

'Vai nervozitāte ir tikai nedaudz mazāka, nekā mēs domājām, vai arī tām ir simetrija, kas telpā rada modeli, kuru mēs neesam izmērījuši? Jaunā tehnoloģija dos iespēju nākotnē veikt eksperimentus labāk nekā mūsējie un, iespējams, sniegs mums dažas norādes par to, kā telpa un laiks rodas no dziļākas kvantu sistēmas.

Pētījums ir publicēts arXiv .

Populārākas Kategorijas: Skaidrotājs , Cilvēkiem , Veselība , Vidi , Dabu , Telpa , Sabiedrību , Daba , Viedoklis , Fizika ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.