Светящиеся гравитоны?
Если мы посмотрим на мир в достаточно маленьком масштабе, мы обнаружим, что он имеет зернистую структуру. Физики продемонстрировали частицы материи, света и большинства взаимодействий, но ни один эксперимент не выявил гранулярных свойств гравитации.
Многие физики считают, что гравитацию должны переносить безмассовые «гравитоны», но взаимодействие с известными частицами слишком слабо, чтобы его можно было доказать. Некоторые теоретики выдвинули идею, что существование гравитации может быть подтверждено, если значительное количество гравитонов накапливается во время интенсивных гравитационных явлений, таких как слияние черных дыр. В марте Physical Review Letters опубликовал анализ, показывающий, что такие жестокие катастрофы могут вытащить гравитоны из тени.
Там, где есть энергия, есть и гравитация. Дуглас Синглтон, физик из Калифорнийского государственного университета, который не участвовал в новом исследовании, утверждает, что фотоны - безмассовые пакеты лучистой энергии - могут в очень редких случаях спонтанно превращаться в гравитационные частицы. Может случиться и обратное: гравитоны становятся фотонами. Новый анализ рассматривает механизм, с помощью которого гравитоны могут испускать столько фотонов в миллиарды раз, сколько показали предыдущие исследования, что упростило бы подтверждение их существования.
Раймонд Сойер, автор работы и физик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, говорит, что приблизительная оценка, основанная на плотности гравитонов вблизи места столкновения черной дыры, близка к количеству, которое могло бы произвести обнаруживаемое излучение.
Зная из предыдущих исследований, что большое количество других безмассовых частиц может внезапно изменить состояние (явление, известное как квантовые прорывы), Сойер создал компьютерную модель, чтобы увидеть, ведут ли гравитоны так же. Моделирование показывает, что это так: когда плотность гравитонов становится достаточно высокой, некоторые из них внезапно превращаются в частицы излучения. «Это немного похоже на неожиданный приход шторма», - сравнивает Сойер. - Пока он не прибудет, его нет »
.
При таких явлениях, как слияние черных дыр, должны быть условия, при которых образуются фотоны радиоактивности с длиной волны в несколько километров. Этот сигнал будет очень слабым, но его можно будет принять на Земле. По словам Сойера, во Вселенной могло быть больше жестоких явлений, чем наблюдалось до сих пор. Ученым придется отличать яркость радиоволн, генерируемых соединяющимися черными дырами, от излучения окружающих газов. Однако сначала теоретики должны проверить правильность модели. Сойер надеется, что будущие симуляции докажут, что быстрое образование фотонов также происходит в более реалистичных моделях интенсивных гравитационных явлений, в которых большое количество гравитонов формирует сложные системы. Синглтон согласен с тем, что эта проблема требует большей вычислительной мощности, поскольку текущий анализ представляет собой «огромное упрощение».