Дискретность пространства-времени предложили проверить
Американские физики-теоретики придумали эксперимент, который может измерить дискретность нашего пространства-времени с точностью до 10-31 метра, что в десять триллионов раз превышает точность предыдущих измерений. Для этого ученые рассчитали поправки к гамильтониану Дирака, возникающие за счет дискретности пространства-времени, и оценили, как они влияют на разность фаз нейтронов, которые пролетают через интерферометр Маха — Цендера. Исследователи считают, что при небольшой модификации эксперимента его точность сравнится с планковской длиной. Статья опубликована в Physical Review D, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.
Как правило, физики считают пространство-время непрерывным: чтобы различить очень короткие расстояния, нужны частицы с очень большими энергиями, а в повседневной жизни редко встречаются энергии выше одного мегаэлектронвольта (рентгеновское и гамма-излучение). Однако это не значит, что пространство-время действительно непрерывно. При энергиях и расстояниях, сравнимых с планковским масштабом (Ep ~ 1019 мегаэлектронвольт и Lp ~ 10-35 метров), Стандартная модель и общая теория относительности перестают работать — следовательно, пространство-время может сильно исказиться. В частности, оно может оказаться дискретным. Более того, некоторые физики считают, что при таких высоких энергиях понятия пространства и времени вообще теряют смысл, и говорить об их свойствах нельзя.
Кроме того, искажение структуры пространства-времени нарушает лоренц-инвариантность — одно из важнейших свойств известных физических законов. Грубо говоря, лоренц-инвариантность законов означает, что они не меняются при произвольных сдвигах и поворотах (в том числе бустах). Очевидно, что в дискретном пространстве-времени лоренц-инвариантность нарушается — причем на высоких энергиях, на которых длина волны частицы сравнима с шагом решетки, нарушение заметить легче всего. Конечно, на практике физикам еще очень далеко до таких энергий: энергия протонов Большого адронного коллайдера находится на уровне ELHC ~ 104 мегаэлектронвольт (то есть 10-15Ep), а энергия самых быстрых космических частиц не превышает Eparticle ~ 1011 мегаэлектронвольт (10-8Ep). Поэтому лоренц-инвариантность известных физических законов нарушается очень слабо. Тем не менее, даже такие слабые нарушения могут сыграть важную роль: например, благодаря им возможны осцилляции безмассовых нейтрино и вакуумное черенковское излучение.
Впервые последствия нарушения лоренц-инвариантности рассмотрел еще в 1951 году Поль Дирак, а работы Сидни Коулмана и Шелдона Глешоу, написанные в 1990-х годах и развивающие идеи Дирака, заставили физиков задуматься об экспериментальной проверке этой гипотезы. В настоящее время универсальной моделью, которая описывает всевозможные нарушения лоренц-инвариантности, является так называемое Расширение Стандартной модели (Standard Model Extension, SME); в этой теории отклонения от Стандартной модели описываются маленькими безразмерными параметрами. Сообщения экспериментов, которые измеряют эти параметры, выходят несколько раз в месяц, однако до сих пор ученые так и не смогли обнаружить нарушения лоренц-инвариантности. Тем не менее, исследователи продолжают повышать точность установок, надеясь уловить следы «физики планковских энергий».
Физики-теоретики Тодд Брун (Todd Brun) и Леонард Млодинов (Leonard Mlodinow) предложили схему нового эксперимента, который способен почувствовать дискретность пространства-времени и сопровождающее его нарушение лоренц-инвариантности с точностью, по меньшей мере, в десять триллионов раз превышающей точность существующих измерений. Для этого ученые рассмотрели дискретное пространство, представляющее собой трехмерную объемно-центрированную кубическую решетку (bcc) с длиной ребра -x, по которой точечная частица перемещается за счет квантовых случайных блужданий (quantum walks). Другими словами, в каждый «тик» дискретного времени частица с определенной вероятностью перемещается в соседние вершины решетки и переходит в суперпозицию состояний, в которых она одновременно находится в каждой из соседних вершин. Кроме того, частица обладает внутренними степенями свободы (спином). Затем физики выписали унитарный оператор, который описывает такие блуждания, перешли в импульсное представление и сравнили его с оператором, который индуцируется некоторым не зависящим от времени гамильтонианом. В результате ученые показали, что в лидирующем приближении дискретная теория совпадает с теорией Дирака, описывающей движение массивных фермионов (например, электронов). Кроме того, исследователи рассчитали первую поправку к гамильтониану, пропорциональную малому параметру k-x (k — волновой вектор частицы). Физики подчеркивают, что теории совпадают только в случае объемно-центрированной решетки, однако этот факт не исключает дискретные теории, основанные на других решетках: авторы считают, что во всех дискретных теориях возможно разложение по малому параметру, которое хотя бы качественно воспроизводит полученные результаты.
Затем ученые нашли поправки к энергетическому спектру частиц, которые возникают из-за различий между дискретным и дираковским гамильтонианом, и предложили схему экспериментальной установки, которая может почувствовать такие отличия. Для этого ученые рассмотрели непараллельный интерферометр Маха — Цендера. Каждое плечо такого интерферометра разбивается на два сегмента: длинный сегмент направлен под небольшим углом к горизонтали, короткий сегмент смотрит почти вертикально. Между волновыми функциями фермионов, которые пролетают через плечи интерферометра, набегает фаза, пропорциональная поправке к дираковскому гамильтониану. Используя найденное выражение для этой поправки, физики рассчитали, как разница фаз зависит от ориентации интерферометра относительно решетки дискретного пространства и от соотношений между коротким и длинным сегментом плеча интерферометра.
Наконец, исследователи оценили, можно ли измерить набежавшую разность фаз на реальных установках. В качестве фермионов, бегущих по интерферометру, физики выбрали тепловые нейтроны с импульсом порядка 10-24 килограмм на метр в секунду. Типичный интерферометр, который работает с такими частицами, имеет длину плеча около десяти сантиметров и может измерить разность фаз с точностью порядка одной сотой радиана. По оценкам ученых, такая чувствительность позволяет заметить дискретность решетки с шагом не менее 10-27 метров. Более того, отдельные нейтронные интерферометры «чувствуют» разность фаз порядка 10-6 радиан, что отвечает шагу решетки порядка 10-31 метров. Это в десять триллионов раз точнее экспериментов на Большом адронном коллайдере и всего в десять тысяч раз больше планковской длины. По словам ученых, преодолеть разрыв будет сравнительно легко: достаточно увеличить длину плеча интерферометра и усреднить собранные данные по большому промежутку времени. Таким образом, предложенный эксперимент может стать первым в истории экспериментом, который доберется до планковских масштабов.
Помимо дискретности пространства-времени, физики рассматривают и другие механизмы нарушения лоренц-инвариантности — например, «расширяют» Стандартную модель, добавляя в нее новые взаимодействия. Такие расширения могут исказить скорость света, деформировать галактические диски и даже нарушить принцип эквивалентности, который постулирует равенство инертной и гравитационной массы. Подробно прочитать про то, как ученые придумывают такие механизмы, можно в нашем материале «На пути к теории всего». Впрочем, несмотря на активность теоретиков, которые придумывают и изучают альтернативные теории, на практике нарушения лоренц-инвариантности пока еще не наблюдались.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Белый дом создает новый совет по НЛО

Гробницы хранят тайну происхождения пирамид

Загадочная структура на марсианском снимке

Загадочные круги на морском дне

Загадочные смерти ученых и файлы Пентагона

Зелёные человечки, военные тайны и жажда чуда

Ивановцы тоже видели НЛО

Кембридж - столица инопланетян в Великобритании

Лето, давайте поговорим об НЛО

Мы увидели НЛО, когда покупали еду на вынос

Около 200 НЛО заметили за день у ядерной базы в США

Почему странные огни в небе снова изучают всерьез

Профессор будет руководителем совета по НЛО

Профессор отвергает критику из-за НЛО

Раскрыта тайна инопланетной столицы Великобритании

Самые жуткие аномальные зоны Казахстана

Связи пропавшего учёного с секретными экспериментами

Секретные эксперименты ЦРУ по контролю над разумом

Совет Белого дома по НЛО возглавит профессор Гарварда

Шербрук лидирует в Канаде по наблюдениям НЛО

Комплексное управление коммерческой недвижимостью. Преимущества профессионального подхода

Жителям Волгограда запретили общаться с инопланетянами

Земля может пережить смерть Солнца

Искаженная цитата навсегда изменила историю НЛО

Космические пираты и глупые инопланетяне

Может ли ИИ удалять видеозаписи НЛО из интернета

Новый совет Белого дома по изучению НЛО

О самом громком случае в истории советской уфологии

Омич снял на видеорегистратор падение метеорита

Пентагон раскрыл секретное происшествие

Профессор Гарварда будет изучать НЛО

Пугающая теория темного леса нашла подтверждение

Розуэлльский инцидент - как День уфолога

Секретная научно консультативная группа по НЛО

Сложный кроссворд про инопланетян

Теория 'Великого фильтра' порождает опасения

Третья мировая война и секретные изобретения ЦРУ

Треугольный НЛО сняли над мексиканским городом

Уфологи расшифровали систему общения инопланетян

Хьюстон, наблюдаем неопознанную цель

Экзопланета, которая в семь раз больше своей звезды

Американский пилот описал настоящих инопланетян

Астроном из Гарварда будет искать НЛО

Великий обман уже здесь

Встречи с НЛО могут быть связаны с демонами

Глазго назван столицей похищений инопланетянами

Землетрясение в Венесуэле породило теорию об НЛО

Инопланетяне - падшие ангелы, вторгшиеся на Землю

Истинная правда раскрыта в фильме 'Файлы Ангара 18'

Кот Шрёдингера обзавёлся целым выводком

Луиса Элизондо планировали ликвидировать

Надо обеспечить информаторам юридическую защиту

Назначен руководитель совета Белого дома по НЛО

Пентагон признал провал в контроле над НЛО

Пересадка кала омолодит ваш мозг

Пистолет нашли на Марсе

Программа ЦРУ по контролю над разумом не закрыта

Скандальный астроном будет изучать НЛО

Тайна Ковчега Завета раскрыта

Что нужно знать о встрече с НЛО в Вашингтоне

Эксперты опасаются, что Лох-Несское чудовище погибло

Внутренние расприи в мире НЛО

Гиперпаразит, который охотится на грибок-зомби муравьев

День инопланетян прошел в округе Апшур

Запись 'Вторжение в Вашингтон' может всплыть на поверхность

Знает ли Маск о секретных программах по изучению НЛО

Информаторам необходима правовая защита от угроз

Католическая монахиня высказалась об инопланетянах

Космические силы США отследили загадочный объект

Мозг под общим наркозом понял смысл слов

Мысленный ввод текста без операций на мозге и имплантов

Новый взгляд на существование развитой жизни

Обнаружили прототип Стоунхенджа

Правительственные усилия по сокрытию информации

Пропавший генерал пытался уйти в отставку

Рой медуз сбил американский самолет

Россия и Китай пытаются воссоздать НЛО

Странная встреча Кейт Буш с НЛО в Шотландии

Странный НЛО заметили в Сальвадоре

Существует секретная запись вашингтонского НЛО

Терраформирование Марса - неподъемная задача

Флис для зимы и межсезонья. Особенности выбора

Автономный флот для отслеживания астероидов

Апокалиптические звуки на горе Шаста

Астрохимическая модель недостающей экзосеры

В поисках космического рассвета Вселенной

Дебаты о НЛО и неопознанных аномальных явлениях

Загадочные двойные астероиды

Крошечный луноход, меняющий форму

Мини-вселенная для измерения времени без часов

Мы живем в Божественной симуляции

НЛО больше не существует

НЛО преследуют корабли ВМС США

Обнаружен рекордный сигнал из ранней Вселенной

Обнаружен супернептун из ваты

Происхождение сверхмассивных черных дыр

Радикально новая теория сознания

Сознание не является уникальной чертой землян

Умирающие звёзды помогут разгадать великие тайны

Физика, усложняющая работу межзвездных парусов

Форум по раскрытию информации об НЛО

Что, если Китай или Россия владеют НЛО

Стальная проволока. Виды и применение

Вселенная не одинакова в разных направлениях

Гипотеза о существовании двух жидких состояний воды

Дети сначала обращаются к ИИ, а потом к родителям

Загадка. Сотни работающих динамиков на горе Шаста

Знаменитые верующие в НЛО и их встречи

Изнуряющая жара может превратить британцев в демонов

Инопланетяне наблюдают за Землёй

Как сверхмассивные черные дыры подпитывают себя

Коллапсирующие звезды порождают мини-вселенные

Корабль пришельцев на дне Балтики

Марсианские породы содержат сложную органику

Мифы о вампирах. От упырей и осинового кола

Надо пролить свет на 'Вторжение в Вашингтон'

Накопление темной материи вокруг черных дыр

НЛО и пришельцы в жизни верующих

Обнаружили пару невероятных экзопланет

Обнаружили четырехъуглеродный сахар в космосе

Разделение атмосферы на рассвете и закате WASP-121 b

Случаи наблюдения Лох-Несского чудовища в 2026 году

Фото доказывает реальность путешествий во времени

ВВС США проводили исследование НЛО

Военные США озадачены наблюдениями НЛО

Вселенная полна странных форм сознания

Генерал ВВС США пытался сбежать от НЛО

Два плазмоидных шара замечены над Айдахо

Загадочный гул терзал Землю на протяжении 50 лет

Идёт гонка вооружений внеземных технологий

Исчезнувший генерал пытался уйти из секретных групп

Комиссия по НЛО сосредоточится на данных

Лик инопланетянина увидели в глазу урагана

НАСА обнаружило секретную военную базу

Обнаружили утраченную Книгу мертвых

Переживем ли мы инопланетное вторжение

Почему Монтана - место скопления НЛО

Почему Трамп не может заткнуться о НЛО

Регулярные вторжения НЛО против военных США

Религиозные лидеры говорят об инопланетянах

Телепатия станет реальностью

Ученые проанализировали остатки Озера-скелетов

Штат Канзас принимает фестиваль НЛО

Жители Мытищ увидели странный обьект в небе

Законодатели хотят предоставить иммунитет инсайдерам НЛО

Искусственные эмбрионы вырастить собственные органы

Как религия может смягчить информацию о внеземной жизни

Какие реальные случаи встреч с НЛО вдохновили Спилберга

Конвейер от прозрачности к теориям заговора

Нечеловеческие биологические образцы

Последняя попытка раскрыть информацию о НЛО

Прозрачность информации об НЛО

Пропавшие без вести элитные ученые – проблема

Сверхъестественное на матче чемпионата мира

Смартфоны Google Pixel слышат всё, что слышит юзер

Усольцевы могли провалиться в параллельный мир

Фестиваль НЛО в Кексбурге

Фестиваль НЛО пройдёт в Екатеринбург

Фильм 'День раскрытия' назван саентологией

Форум по раскрытию информации о НЛО в Вашингтоне

Что нужно знать о Зоне 51

Что происходит, когда перестаешь вежливо просить

Что, если у Китая или России есть технология НЛО

Астронавт рассказал о испытании на наличие внеземной жизни

Аэрозоли вызывают потепление или похолодание климата

Важные результаты исследований загадочных частиц-призраков

Все хотят думать, что они открыты для новых идей

Вспышки черных дыр объясняют появление красных точек

Доказательства существования звезд-черных дыр

Заявления о наличии инопланетных сигналов проверяются

Информаторы о НЛО - всего лишь конспирологи

Как может образовываться вода на Луне

Куда не следует смотреть в поисках внеземных цивилизаций

Млечный Путь движется к следующему столкновению

Новые телескопы могут пролить свет на темную материю

Падение метеорита пролило золотой дождь

Подробности самой леденящей душу тайны Библии

Самый древний мерцающий квазар

Скептик Шермер приносит извинения Дэвиду Грушу

Спилберг о термине НЛО, Лёб о людях как зондах

Ускорение космического расширения

Файлы НЛО представляют собой детективную историю

Что происходит со звездой, захватившей черную дыру

Забота и внимание. Преимущества профессионального ухода за пожилыми людьми

Блейд-серверы HP BladeSystem. Когда плотность важнее гибкости

Оптимизация коммуникаций. Надежная доставка деловой корреспонденции для ваших проектов

Наверх
Яндекс.Метрика