Spune-ți opinia!

Dintre cele patru forţe fundamentale ale naturii, doar în cazul gravitaţiei nu s-a reuşit detectarea cuantei sale fundamentale de câmp. Fizicienii se aşteaptă ca forţa gravitaţională să fie transmisă de către o particulă elementară numită graviton, la fel cum forţa electromagnetică este transmisă de către foton. Deşi există argumente teoretice solide cu privire la existenţa gravitonilor, detectarea acestora ar putea fi imposibilă de pe Pământ.

 

 


De exemplu, metoda obişnuită de măsurare a forţelor gravitaţionale, prin care lumina este trimisă asupra unui set de oglinzi şi se măsoară (n.t. prin interferometrie) micile variaţii ale distanţei parcursă de aceasta, ar fi imposibilă de aplicat în cazul gravitonilor. Aşa cum afirmă fizicianul Freeman Dyson, sensibilitatea necesară pentru a detecta astfel de variaţii de distanţă cauzate de un graviton ar necesita ca oglinzile să fie atât de masive şi de grele încât ele ar colapsa şi ar forma o gaură neagră.

Din acest motiv, unii au susţinut că încercarea de a pune în evidenţă un singur graviton este o acţiune fără speranţă. Dar ce se întâmplă dacă folosim întregul Univers pentru a căuta efectele produse de gravitoni ? Aceasta este propunerea a doi fizicieni.

În lucrare, „Using cosmology to establish the quantization of gravity", publicată în Physical Review D în data de 20 februarie 2014, Lawrence Krauss, un cosmolog de la Arizona State University (ASU) din Arizona şi Frank Wilczek, fizician câştigător al Premiului Nobel de la MIT (Massachusetts Institute of Technology) au propus că prin măsurarea variaţiilor din radiaţia cosmică de fond a Universului s-ar putea detecta anumite efecte care indica existenţa gravitonilor.

Krauss şi Wilczek sugerează că existenţa gravitonilor şi natura cuantică a gravitaţiei ar putea fi dovedite prin unele caracteristici, ce pot fi detectate, ale Universului timpuriu.

„Acest lucru ar putea furniza, dacă Freeman Dyson are dreptate atunci când afirmă că detectoarele terestre nu pot descoperi gravitonii, singura dovadă empirică directă cu privire la existenţa gravitonilor", a spus Krauss. „În plus, ceea ce considerăm că este remarcabil se referă la faptul că întregul Univers acţionează ca un detector care este imposibil de a fi construit pe Pământ".

În general, se crede că în prima fracţiune de secundă după Big Bang, Universul a suferit o expansiune rapidă în timpul unei perioade numit „inflaţie cosmică". Dacă gravitonii există, atunci ei au fost produşi sub forma unor „fluctuaţii cuantice" în timpul inflaţiei.

În cele din urmă, acestea au evoluat, pe măsură ce Universul s-a extins, în undele gravitaţionale clasice, observabile, care întind spaţiul-timp de-a lungul unei direcţii în timp ce îl contractă pe acesta după o altă direcţie. Acest lucru ar fi putut afecta modul în care s-a generat radiaţia cosmică de fond (CMB- cosmic microwave background) rămasă în urma Big Bang-ului, determinând ca aceasta să fie polarizată. Cercetătorii analizează datele obţinute de satelitul Planck al European Space Agency care caută aceste „urme" ale inflaţiei în polarizarea radiaţiei cosmice de fond.

Krauss afirmă că lucrarea realizată de el şi Wilczek îmbină ceea ce se cunoaşte deja cu unele idei noi.

„Am înţeles că undele gravitaţionale produse de inflaţie nu reprezintă o noutate, că putem calcula intensitatea lor şi că acest fundal ar putea fi determinat pe baza măsurătorile viitoare ale polarizării radiaţiei cosmice de fond. Cu toate acestea, un argument explicit cum că o astfel de măsurătoare ar putea furniza, în principiu, o confirmare directă şi fără echivoc a cuantificării câmpului gravitaţional este o noutate", a spus el. „Într-adevăr, este, probabil, singura verificare empirică a acestei ipoteze de mare importanţă pe care am putea să o obţinem în viitorul apropiat".

Folosind un instrument standard de studiu denumit analiza dimensională, Wilczek şi Krauss au arătat că generarea de unde gravitaţionale în timpul inflaţiei este proporţională cu pătratul constantei lui Planck, un factor numeric care apare doar în teoria cuantică. Aceasta înseamnă că procesul gravitaţional care determină producerea acestor unde este un fenomen cuantic în mod inerent.

Aceasta implică faptul că găsirea urmelor lăsate de undele gravitaţionale în polarizarea radiaţiei cosmice de fond va furniza dovezi că gravitonii există şi că este doar o chestiune de timp (şi o problemă legată de sensibilitatea instrumentelor utilizate în acest sens) pentru a găsi amprenta lor.

„Sunt încântat că analiza dimensională, o tehnică simplă, dar temeinică şi ale cărei virtuţi le predau studenţilor, furnizează o înţelegere clară, exactă asupra unui subiect de notorietate în legătură cu dificultatea sa", a spus Wilczek.

„Este foarte posibil ca următoarea generaţie de experimente, din următorii zece ani sau poate chiar satelitul Planck să poată observa acest fundal", a adăugat Krauss.

Traducere de Cristian-George Podariu după elusive-graviton cu acordul editorului

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Loghează-te ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



SUSȚINE SCIENTIA!
Donează
prin PayPal


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro