Новости

Физики уточнили квантовый предел гравитации

Сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ имени М.В. Ломоносова с коллегами уточнил масштаб нелокальности в квантовом пределе общей теории относительности с помощью экспериментов на Большом адронном коллайдере. Исследование позволяет приблизиться к созданию «теории всего». Статья опубликована в журнале Physics Letters.

Общая теория относительности (ОТО) — самая успешная теория гравитации, существующая на данный момент. Альберт Эйнштейн предложил её ещё в начале XX века, а последние эксперименты прямо или косвенно подтверждают теорию. Например, без её учета современные системы глобального позиционирования (GPS) не смогли бы достигнуть существующей точности. Одна из задач ОТО на сегодняшний день — построение теории квантовой гравитации, то есть объединение гравитационного взаимодействия и квантовой механики в областях, где гравитация сильна. Это позволит создать «теорию всего», объединить в одной теории все известные фундаментальные взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое).

Основная трудность заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино (квантовая механика и ОТО) опираются на разные наборы принципов. Квантовая механика описывает физические явления в микроскопических масштабах, например, свойства и поведение атомов, ионов, молекул и других систем с электронно-ядерным строением, в макроскопических масштабах она переходит в классическую механику. В отличие от теории относительности, она рассматривает эволюцию физических систем во времени на фоне внешнего пространства-времени. В ОТО же пространство-время само является динамической системой.

«Мы пытаемся создать еще один мост между физикой высоких энергий и современными теориями гравитации. Обнаруженные в создающейся теории квантовой гравитации новые эффекты мы применяем для расчета возможных нетривиальных эффектов, регистрация которых возможна на Большом адронном коллайдере (БАК)». Ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, профессор кафедры квантовой теории и физики высоких энергий физического факультета МГУ, доктор физико-математических наук Станислав Алексеев.

Учёные применили новый подход, использовав опыты по взаимодействию частиц на БАК для расчетов своей модели. Синтез гравитации и физики высоких энергий позволил получить данные из значительно лучше изученной области: величины, относящиеся к гравитации, измеренные на БАК, вставляли в расчеты в виде дополнительных поправок. С их помощью ученые вывели ограничения на гравитационные параметры и предсказали появление так называемых «эффектов нелокальности» и их допустимый масштаб. Эти эффекты проявляются в квантовой механике, где принцип локальности, предсказывающий, что физическое состояние объекта нельзя изменить, не вступая с ним в непосредственный контакт, может нарушаться. Такой подход позволяет получать новую информацию о природе и структуре гравитационного взаимодействия.

«Мы планируем продолжить совместную работу для учета более широкого класса моделей гравитации и поиска их проявлений в физике высоких энергий».

Исследования проводились совместно с коллегами из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна), Университета Сассекса (Англия) и Института теоретической физики Майнца (Университет им. Йоханнеса Гутенберга, Германия).

Читайте также
Москве угрожает «Таня»! Кто и зачем дает имена циклонам?
Москве угрожает «Таня»! Кто и зачем дает имена циклонам?
Выясняем у экспертов, кто дает циклонам человеческие имена
Все переплетено, но не предопределено
Все переплетено, но не предопределено
Анахорет пытается заказать пушку, стреляющую очень маленькими элементарными частицами.
Чернота насколько хватает взгляда, или Сбывшаяся мечта космонавта
Чернота насколько хватает взгляда, или Сбывшаяся мечта космонавта
Космонавт Сергей Кудь-Сверчков о первом выходе в открытый космос.