|
Установлены строгие ограничения на квантовую гравитацию
|
|
|
|
Квантовая гравитация - это недостающее звено между общей теорией относительности и квантовой механикой, еще не открытый ключ к единой теории, способной объяснить как бесконечно большое, так и бесконечно малое. Решение этой загадки может заключаться в простом нейтрино, элементарной частице, не имеющей электрического заряда и почти невидимой, поскольку она редко взаимодействует с веществом, проходя через все на нашей планете без последствий.
|
|
|
|
Именно по этой причине нейтрино трудно обнаружить. Однако в редких случаях нейтрино могут взаимодействовать, например, с молекулами воды на дне моря. Частицы, испускаемые при этом взаимодействии, создают “голубое свечение”, известное как излучение Черенкова, которое можно обнаружить с помощью таких приборов, как KM3NeT.
|
|
|
|
Нейтринный телескоп KM3NeT (Kilometer Cube) - это крупная подводная обсерватория, предназначенная для обнаружения нейтрино посредством их взаимодействия в воде. Он разделен на два детектора, один из которых, ORCA (исследование колебаний с помощью Cosmics in the Abyss), использовался для этого исследования. Он расположен у побережья Тулона, Франция, на глубине примерно 2450 метров.
|
|
|
|
Однако простого наблюдения за нейтрино недостаточно, чтобы сделать выводы о свойствах квантовой гравитации — мы также должны искать признаки “декогеренции”.
|
|
|
|
|
|
|
Перемещаясь в пространстве, нейтрино могут “колебаться”, то есть менять свою идентичность — это явление ученые называют ароматическими колебаниями. Когерентность является фундаментальным свойством этих колебаний: нейтрино не имеет определенной массы, а существует как квантовая суперпозиция трех различных массовых состояний. Когерентность сохраняет эту суперпозицию четко определенной, позволяя колебаниям происходить регулярно и предсказуемо. Однако эффекты квантовой гравитации могут ослаблять или даже подавлять эти колебания - явление, известное как “декогеренция”.
|
|
|
|
“Существует несколько теорий квантовой гравитации, которые каким-то образом предсказывают этот эффект, потому что они говорят, что нейтрино не является изолированной системой. Он может взаимодействовать с окружающей средой”, - объясняет Надя Лессинг, физик из Института корпускулярной физики Университета Валенсии и автор-корреспондент этого исследования, в которое включены материалы сотен исследователей по всему миру.
|
|
|
|
“С экспериментальной точки зрения, мы знаем, что сигналом об этом было бы подавление осцилляций нейтрино”. Это могло произойти потому, что во время своего путешествия к нам — или, точнее, к датчикам KM3NeT на дне Средиземного моря — нейтрино могло взаимодействовать с окружающей средой таким образом, что изменяло или подавляло свои колебания.
|
|
|
|
Однако в исследовании Лессинга и его коллег нейтрино, проанализированные подводным детектором KM3NeT/ORCA, не показали никаких признаков декогеренции, и этот результат дает ценную информацию.
|
|
|
|
“Это, - объясняет Надя Лессинг, - означает, что если квантовая гравитация изменяет колебания нейтрино, то она делает это с интенсивностью ниже текущих пределов чувствительности”. В ходе исследования были установлены верхние пределы силы этого эффекта, которые в настоящее время являются более строгими, чем те, которые были установлены в ходе предыдущих экспериментов с атмосферными нейтрино. Это также дает представление о направлениях будущих исследований.
|
|
|
|
“Обнаружение декогеренции нейтрино имело бы большое значение”, - говорит Лессинг. До сих пор не было обнаружено прямых доказательств квантовой гравитации, поэтому эксперименты с нейтрино привлекают все большее внимание. “Интерес к этой теме растет. Люди, исследующие квантовую гравитацию, просто очень заинтересованы в этом, потому что вы, вероятно, не смогли бы объяснить декогеренцию чем-то другим”.
|
|
|
|
Источник
|
