Fysikere foreslår test af kvantegravitation ved hjælp af nuværende teknologi

Fysikere har foreslået en måde at teste kvantegravitation på, at i princippet, kunne udføres af en laserbaseret, bordforsøg ved hjælp af aktuelt tilgængelig teknologi. Selvom en teori om kvantegravitation ville overvinde en af ​​de største udfordringer i moderne fysik ved at forene generel relativitet og kvantemekanik, i øjeblikket har fysikere ingen mulighed for at teste nogen foreslåede teorier om kvantegravitation.

Nu et hold på syv fysikere fra forskellige lande, S. Dey, A. Bhat, D. Momeni, M. Faizal, A. F. Ali, T. K. Dey, og A. Rehman, er kommet med en ny måde at eksperimentelt teste kvantegravitation ved hjælp af et laserbaseret eksperiment. De har offentliggjort et papir om deres foreslåede test i et nyligt nummer af Kernefysik B .

En grund til at teste kvantegravitation er så udfordrende er, at dens virkninger kun vises på meget højenergivægte og deres tilsvarende små længdeskalaer. Disse ekstreme skalaer, som ligger meget tæt på Planck -skalaen, er omtrent 15 størrelsesordener ud over dem, der er tilgængelige af Large Hadron Collider (LHC), langt verdens højest energiforsøg.

For at løse disse udfordringer, fysikerne tog en helt anden tilgang til at nå energier og længder på Planck-skala, hvilket er ved at måle virkningerne af en ejendom kaldet noncommutativity.

Mange foreslåede teorier om kvantegravitation, herunder loop -kvantegravitation og strengteori, er ikke -kommutative teorier, hvor rumtiden geometri er ikke -kommutativ. I denne ramme visse parametre har ikke -kommutative relationer, et begreb, der er tæt forbundet med ideen om komplementære variabler i Heisenbergs usikkerhedsprincip. En af konsekvenserne af en ikke -kommutativ rumtid er, at der ikke er nogen særpræg, som har konsekvenser for andre områder af kosmologi, såsom big bang og sorte huller.

Med deres foreslåede test, fysikernes mål er at finde eksperimentelle beviser, der understøtter ideen om, at rumtiden faktisk har en ikke -kommutativ struktur. At gøre dette, den foreslåede test forsøger at påvise eventuelle ændringer i de konventionelle kommutative relationer, der forekommer i en mikromekanisk oscillator. Hvis disse ændringer er til stede, de ville angive en ikke -kommutativ struktur og producere et målbart optisk faseskift på en lyspuls, der er blevet koblet til oscillatoren.

Ved hjælp af aktuelle optiske opsætninger, dette faseskift kan måles med tilstrækkeligt høje nøjagtighedsniveauer til, at ifølge fysikernes beregninger, ville gøre det muligt at få adgang til energiskalaen nær Planck -længden. Ved at få adgang til denne skala, eksperimentet kunne potentielt undersøge virkningerne af ikke -kommutative teorier på det energiregime, der er relevant for kvantegravitation.

"Vi forventer, at rumtidens geometri er en spirende struktur, som stammer fra en eller anden rent matematisk teori om kvantegravitation, "medforfatter Mir Faizal, professor ved University of British Columbia-Okanagan og University of Lethbridge, Canada, fortalt Phys.org . "Dette svarer til geometrien i en metalstang, der stammer fra atomfysik. Det er blevet foreslået fra forskellige tilgange til kvantegravitation, at denne struktur, der ligger til grund for geometrien i rumtiden, kan repræsenteres ved ikke -kommutativ geometri. Så, vi har foreslået en måde at teste denne idé ved hjælp af et opto-mekaisk eksperiment. Fordelen ved at have en sådan struktur vil være, at i det, rumtiden vil være fri for særpræg, herunder big bang -singulariteten. "

© 2017 Phys.org