Et vigtigt stykke til at forstå, hvordan kvantegravitation påvirker lavenergifysik

Forskere har, for første gang, identificerede de tilstrækkelige og nødvendige betingelser, som lavenergigrænse for kvantegravitetsteorier skal opfylde for at bevare hovedtrækkene ved Unruh-effekten.

I en ny undersøgelse, ledet af forskere fra SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, Complutense University of Madrid og University of Waterloo, der findes en solid teoretisk ramme for at diskutere ændringer af Unruh-effekten forårsaget af rumtidens mikrostruktur.

Unruh -effekten, opkaldt efter den canadiske fysiker, der teoretiserede det i 1976, er forudsigelsen om, at en person, der har fremdrift og dermed accelererer, ville observere fotoner og andre partikler i et tilsyneladende tomt rum, mens en anden person, der er inert, ville se et vakuum i det samme område.

"Inerti og accelererede observatører er ikke enige om betydningen af ​​'tomt rum, '"siger Raúl Carballo-Rubio, en postdoktor ved SISSA, Italien. "Hvad en inertial observatør, der bærer en partikeldetektor identificerer som et vakuum, opleves ikke som sådan af en observatør, der accelererer gennem det samme vakuum. Den accelererede detektor finder partikler i termisk ligevægt, som en varm gas. "

"Forudsigelsen er, at den registrerede temperatur skal være proportional med accelerationen. På den anden side, det er rimeligt at forvente, at mikrostrukturen i rumtid eller mere generelt, enhver ny fysik, der ændrer strukturen i kvantefeltteorien på korte afstande, ville medføre afvigelser fra denne lov. Selvom sandsynligvis nogen er enige om, at disse afvigelser skal være til stede, der er ingen enighed om, hvorvidt disse afvigelser ville være store eller små inden for en given teoretisk ramme. Det var netop det spørgsmål, vi ønskede at forstå. "

"Det, vi har gjort, er analyseret betingelserne for at have Unruh -effekt og fandt ud af, at i modsætning til en udvidet tro på en stor del af samfundets termiske reaktion for partikeldetektorer kan ske uden en termisk tilstand, "sagde Eduardo Martin-Martinez, en adjunkt i Waterloos Institut for Anvendt Matematik. "Vores fund er vigtige, fordi Unruh -effekten er i grænsen mellem kvantefeltteori og generel relativitet, hvad vi ved, og kvantegravitation, som vi endnu ikke skal forstå. "

"Så, hvis nogen ønsker at udvikle en teori om, hvad der foregår ud over det, vi ved om kvantefeltteori og relativitet, de skal garantere, at de opfylder de betingelser, vi identificerer i deres lave energigrænser. "

Forskerne analyserede den matematiske struktur af korrelationer mellem et kvantefelt i rammer ud over standard kvantefeltteori. Denne analyse blev derefter brugt til at identificere de tre nødvendige betingelser, der er tilstrækkelige til at bevare Unruh -effekten. Disse betingelser kan bruges til at bestemme lavenergiprognoser for kvantegravitationsteorier og resultaterne af denne forskning giver de nødvendige værktøjer til at lave disse forudsigelser i et bredt spektrum af situationer.

Efter at have været i stand til at bestemme, hvordan Unruh -effekten ændres ved ændringer af strukturen i kvantefeltteorien, samt den relative betydning af disse ændringer, forskerne mener, at undersøgelsen giver en solid teoretisk ramme til at diskutere og måske teste dette særlige aspekt som en af ​​de mulige fænomenologiske manifestationer af kvantegravitation. Dette er særlig vigtigt og passende, selvom effekten endnu ikke er blevet målt eksperimentelt, som det forventes at blive verificeret i en ikke så fjern fremtid.