At placere kosmologiske begrænsninger på kvantetyngdefænomenologien

En beskrivelse af tyngdekraften, der er kompatibel med kvantemekanikkens principper, har længe været et udbredt mål i fysikken. Eksisterende teorier om denne 'kvantetyngdekraft' involverer ofte matematiske korrektioner til Heisenbergs usikkerhedsprincip (HUP), som kvantificerer de iboende grænser for nøjagtigheden af ​​enhver kvantemåling. Disse korrektioner opstår, når gravitationsinteraktioner overvejes, fører til et 'Generalized Uncertainty Principle' (GUP). To specifikke GUP-modeller bruges ofte:den første modificerer HUP'en med en lineær korrektion, mens den anden introducerer en kvadratisk. Gennem ny forskning offentliggjort i EPJ C , Serena Giardino og Vincenzo Salzano ved University of Szczecin i Polen har brugt veletablerede kosmologiske observationer til at sætte strammere begrænsninger på den kvadratiske model, samtidig med at den lineære model miskrediteres.

GUP kan påvirke den sorte huls fordampningsprocessen først beskrevet af Stephen Hawking, og kan også føre til en bedre forståelse af forholdet mellem termodynamik og tyngdekraft. Spændende nok, GUP sætter også en nedre grænse for længdeskalaer, der er mulige at sondere – under den såkaldte 'Planck-længde, ' enhver koncentration af energi ville kollapse under tyngdekraften og danne et sort hul. Tidligere, både de lineære og kvadratiske GUP-modeller blev grundigt testet ved at sammenligne deres forudsigelser med data indsamlet i kvanteeksperimenter, sætter strenge grænser for deres parametre.

I deres undersøgelse, Giardino og Salzano sammenlignede i stedet forudsigelserne af GUP-påvirkede modeller af universet med observationer af kosmologiske fænomener, inklusive supernovaer og kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling. Disse sammenligninger blev ikke foretaget i fortiden, da de begrænsninger, de pålagde GUP-parametrene, menes at være langt svagere end dem, der var mulige i kvanteforsøg. Imidlertid, forskernes analyse afslørede, at der kunne lægges strengere grænser for den kvadratiske model, sammenlignelige med dem, der er placeret ved nogle kvanteforsøg. Ud over, de viste, at den lineære korrektion til HUP generelt ikke kunne tage højde for de observerede data. Ultimativt, disse resultater fremhæver den lovende rolle, som kosmologiske observationer spiller for at begrænse fænomenologien for kvantetyngdekraften.