Гравитационные волны могут осциллировать, как и нейтрино

30 Сентября 2017 в 12:00, Илья Хель 10 215 просмотров 22

Вооружившись данными о первых гравитационных волнах, зарегистрированных в прошлом году, и теоретическим анализом, физики показали, что гравитационные волны могут осциллировать между двумя различными формами, g- и f-типами гравитационных волн. Физики объясняют, что это явление аналогично тому, как нейтрино осциллируют между тремя различными ароматами – электронным, мюонным и тау. Осциллирующие гравитационные волны появляются в модифицированной теории гравитации под названием биметрическая гравитация, или «бигравитация», и физики показывают, что осцилляции можно будет обнаружить в будущих экспериментах.

Работа Кевина Макса, Морица Платшера и Юрия Смирнова была опубликована в недавнем выпуске Physical Review Letters.

Физики отмечают, что эта работа может помочь найти ответ на вопрос, «из чего состоит 95%» Вселенной. Дело в том, что ответ может лежать в модификациях гравитации, а не в новых частицах.

«Только 5% вещества относятся к тому, который, как нам кажется, мы хорошо понимаем», рассказал Смирнов на Phys.org. «Пытаясь ответить на вопрос, из чего состоит наша Вселенная (темная энергия и темная материя), большинство авторов обсуждают альтернативные модели физики частиц с новыми частицами. Однако эксперименты вроде тех, что проводятся на Большом адронном коллайдере, пока не нашли никаких экзотических частиц. Возникает вопрос: может быть, нужно пересмотреть гравитационную сторону?».


«В своей работе мы задаемся вопросом, какие сигналы мы могли бы ожидать от модифицированной гравитации. Оказывается, бигравитация обладает таким уникальным сигналом и поэтому может быть выделена из фона других теорий. Недавнее обнаружение гравитационных волн открыло для нас новое окно в темные секторы Вселенной. Независимо от того, выбрала ли природа общую теорию относительность, бигравитацию или какую-либо другую теорию, нам остается изучать лишь конкретные сигналы».

Два гравитона вместо одного

В настоящее время лучшей теорией гравитации является общая теория относительности Эйнштейна, которая использует единую метрику для описания пространства-времени. В результате гравитационные взаимодействия опосредуются одной гипотетической частицей – гравитоном – которая не имеет массы и поэтому движется со скоростью света.

Основная разница между общей теорией относительности и бигравитацией в том, что бигравитация использует две метрики, g и f. В то время как g — это физическая метрика и связывается с материей, f – это стерильная метрика и с материей не связывается. В бигравитации гравитационные взаимодействия опосредуются двумя гравитонами, один из которых имеет массу, а другой нет. Оба гравитона состоят из различных комбинаций (или суперпозиций) метрик g и f, а потому и связываются с окружающей материей по-разному. Существование двух метрик (и двух гравитонов) в рамках бигравитации в итоге приводит к явлению осцилляции.

Как объясняют физики, идея того, что может существовать гравитон с массой, родилась почти одновременно с общей теорией относительности.

«Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает одного посредника гравитационных взаимодействий (гравитон), который движется на скорости света (является безмассовым)», говорит Макс. «Уже в 1930-х годах люди пытались найти теорию, в которой посредник будет обладать массой и, следовательно, двигаться на скорости меньшей, чем световая. Задача оказалась крайне сложной и была завершена только в 2010 году. Бигравитация стала вариацией этой разработки 2010 года, только уже вмещала не одну, а две динамические метрики. Одна из них ассоциируется с материей, а другая нет; их линейная комбинация становится массивной (медленнее скорости света), а другая безмассовой (на скорости света).

Осцилляции

Физики показали, что в рамках бигравитации, когда гравитационные волны производятся и распространяются в пространстве, они осциллируют между g- и f-типами – хотя только g-тип может быть обнаружен. Хотя предыдущие исследования показали, что подобные осцилляции могут существовать, они приводили к далеким от физики результатам, например, нарушали закон сохранения энергии. Новое исследование показало, что осцилляции могут теоретически возникать в реалистическом физическом сценарии, с участием массивного гравитона, который достаточно большой, чтобы его можно было обнаружить в ходе эксперимента.

Чтобы мы могли понять эти осцилляции, ученые сравнивают их с осцилляциями нейтрино. Хотя нейтрино бывают трех ароматов (электрон, мюон и тау), в процессе ядерных реакций обычно рождаются электронные нейтрино (или электронные антинейтрино), потому что другие слишком тяжелые, чтобы сформировать стабильное вещество. Точно так же и в бигравитации только одна метрика связывается с веществом, поэтому гравитационные волны, которые рождаются астрофизическими событиями вроде слияния черных дыр, g-типа – f-тип гравитационных волн просто не ассоциируется с веществом.

«Ключ к пониманию явления осцилляции в том, что электронные нейтрино не имеют определенной массы: они представляют собой суперпозицию трех нейтринных массовых состояний», объясняет Платшер. «Волновое уравнение, которое описывает их движение через пространство, замешает их и приведет к осцилляции».

«То же справедливо и для бигравитации: g представляет собой смесь из массивных и безмассовых гравитонов и поэтому, когда гравитационная волна проходит через Вселенную, она будет осциллировать между g- и f-типами гравитационных волн. Тем не менее мы можем измерить только первую при помощи детекторов (состоящих из материи), а вторые пройдут незамеченными. И это, если бигравитация будет корректным описанием Природы, оставит важный след на сигнале гравитационной волны, что мы и показали».

Сходство между нейтрино и гравитационными волнами сохраняется даже несмотря на то, что осцилляции нейтрино – это явление квантовой механики, описываемой волновым уравнением Шредингера, а осцилляция гравитационной волны – не квантовый эффект и описывается классическим волновым уравнением.

Один из конкретных эффектов, который прогнозируют физики, заключается в том, что осцилляции гравитационной волны приводят к большим модуляциям, чем прогнозирует ОТО. Эти результаты намечают дорожку для экспериментального обнаружения осцилляций гравитационных волн и поиска поддержки для бигравитации.

«Поскольку бигравитация очень молодая теория, еще многое предстоит сделать и изучить. В этом направлении была проделана определенная работа, но мы надеемся внести свой вклад и в будущем», говорят ученые.

Гравитационные волны могут осциллировать, как и нейтрино

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

22 комментария

  1. Vata_OFF

    Еще это похоже на "рождение пар" из гамма кванта, который не имеет массы и электрического заряда в электрон/позитрон, которые имеют и массу и заряд.

    • mazyt

      Vata_OFF, На основании смещения лазерного луча , на заводе детских игрушек ЛЕГО, решили что , гравитон нашел себе подругу . Они поженились и взяли общую фамилию. А ещё это похоже на рождение , крем брюле. Очередная утка. Ваши перлы войдут в историю науки , О ВЕЛИЧАЙШИЙ, люди будут молиться на твоё имя , О вата офф из всей ваты. Теперь мы все узнаем что за сила постоянно тянет нас к земле. Эта сила - КЛИЧКО. Киевляне готовьтесь к земле. Спасибо тебе о Богоподобный.!!! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  2. deaddreams

    О, наконец-то дело сдвинулось с мертвой точки.

  3. Baksov

    "Физики отмечают, что эта работа может помочь найти ответ на вопрос, «из чего состоит 95%» Вселенной".
    ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    Из чего? Из гравитонов что ли? Как банально, даже неинтересно.

    • Vata_OFF

      Baksov, Из пространства-времени точнее, а гравитоны типа его кванты, но вот на счет 95% я бы с ними поспорил(но не с тобой, сначала осиль теорию большого взрыва для начала).

    • Santuciy

      Baksov, Возможно они имели в виду темные материю и энергию.
      Хотя если с первой (22%) это можно связать, так как она взаимодействует непосредственно гравитационно, то со второй (74%) по крайней мере у меня параллелей не возникает. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Vata_OFF

        Santuciy, "Всем" известно, что гравитация это искривление ткани пространства времени под дествием массы(или энергии в целом), также "всем" известно, что темная энергия это такая себе энергетическая стоимость пространства-времени, получается, что гравитация это искривление этой самой темной энергии, а так как ТЕ это переносчик взаимодействия, то она сама никак не может создавать гравитацию. СТРАННО, но я нигде не слышал, чтобы кто то из светил науки это понимал.

        • Baksov

          Vata_OFF, Это кому всем известно? Мне, например, непонятно, как можно искривить пространство, то есть пустоту?
          Не надо говорить за всех. Всем то как раз трудно что-либо понять в этих, так скажем, странных теориях. В житейскую логику и здравый смысл они явно не вписываются.

        • kan123

          Vata_OFF, гравитация это механика, квадриллионы малюсеньких кварков, раскручивают динаму машину, и за счет полученной центробежной силы притягивают другие кварки, - чем их больше, тем больше центробежная сила, потом их все больше, больше, они начинают поглощать все больше материи, пока не лопаются порождая новую вселенную, и далее все сначала - то есть сейчас в местной вселенной идет процесс разлетания , а потом они начнут снова собираться вместе, что бы снова лопнуть. Сам хлопок вызывает появление энергии, так как вещество переходит в другое состояние, когда разлетается, что бы снова собраться и приобрести прежнее состояние горючести . Для доказательства теории, надо жахнуть что нибудь вроде сверхновой, в районах Луны ( на земле бомба не уместиться). Динамиты будут возить с складировать на Луне, восстановленные ракеты Аппалон и Луна1 .

  4. gauss

    Странно, что многие товарищи упоминают о ткани пространства-времени привычно без кавычек, даже не вспоминая, что само слово "ткань" указывает на обозначение некоего материала, который в свою очередь состоит из частей/частиц. Буквально это предполагается при использовании термина "ткань пространства-времени", мне кажется. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. xeemd

    Мож ктото обьяснит, как таки все устроено: допустим, свет от звезды, на самой окраине вселенной, излучает свет. В одной стороне, в середине вселенной, свет будет виден. А тот свет, который излучается в сторону края вселенной, что с ним будет? Завернется куда нить? Или всетаки будет дальше распространяться? На каких законах физики, если там, дальше, ничего нет? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Vata_OFF

      xeemd, КРая вселеной не существует, край вселенной это понятие ВРЕМЕННОЕ, вселенная замкнутая и потому свет рано или поздно вернется в исходную точку.

  6. OSA

    Если нейтрино,проходящее сквозь нас и все остальное на земле,ежесекундно в количестве миллионов частиц,то по закону сохранения энергии,должны передавать силу движения.а так же с центробежными силами внутри земли, быть причиной вихревых потоков.если земная кора утолщается,то все больше сил нейтрино будет уходить на кору.значит вихревые потоки будут слабее,следовательно уменьшение магнитосферы(что сегодня происходит).обатите внимание на марс.это может остаться единственным концом света и не верю в черные дыры.уже говорят из них планеты вылетают.

  7. OSA

    А так же фотон с нолевой массой,который летает,минуя фазы разгона и торможения...
    Квинтэссенция в античной и средневековой натурфилософии и алхимии — пятый элемент, пятая стихия, эфир, одна из основных стихий (элементов), тончайшая, самая тонкая стихия, «пронизывающая весь мир … душа — дух мира, одухотворяющая все тела, … великая творческая сила, которой Бог наделил материальный мир»[1].
    Квинтэссенция (в переносном значении) — самое главное, самое важное, наиболее существенное, основная сущность, самая тонкая и чистая сущность, концентрированный экстракт.
    Квинтэссенция в современной космологии — одна из моделей тёмной энергии.
    Квинтэссенция в широком понимании — основа, на которой строится мир.
    Значит зачем нужны кварки?если у материи есть то,что напоминает зубцы,то в эфире со спином,будет волновое колебание эфира.это энергия.

    • zegelkranz

      OSA, аминь

    • Vata_OFF

      OSA, Темная энергия это бредовая ЗАТЫЧКА созданная,для того, чтобы закрыть дыру, которая образовалась после того как с помощью реликтового фона измерили кривизну наблюдаемой части вселенной и поняли, что ее форма близка к плоской с отклонением в пользу положительной кривизны(то есть она замкнута в 4 - мерную гиперсферу), а также извечтно, что критическая плотность на данный момент, включая темную материю равна 0.3 от критической, а согласно формулам ОТО такая кривизна при такой плотности невозможна, вот и ВВЕли НЕЧТо под названием "Темная энергия", но был и другой путь, например признать, то что ОТО на КОСМОлогических масштабах уже не действует, а само пространство-время само по себе не зависит от материи и живет своей жизню.

      • Pavel.Vorobev

        Vata_OFF, Да, есть пространство без материи, но не может быть пространства без энергии.
        А искривление пространства - это изменение градиента плотности пространства (вызванное изменением градиента плотности энергии -массы).

  8. Raid Ashihi

    Весь облом нынешней науки в непонимании того что реального притяжения быть не может , а оно ( притяжение ) может быть лишь следствием отталкивания .Причём это возможно и без наличия эфира (то есть реальное пространство просто пустота).Из за этого непонимания все расчёты неверны и теории потихонечку перестают работать .Вся ошибка в парадигме восприятия притяжений ( гравитация , магнетизм ) которые по сути являются следствием взаимоотталкивания вращающейся материи.И скорость света это всего лишь существование материи в виде энергии.

    • Pavel.Vorobev

      Raid, Флаг в руки, создай теорию, которая работала бы как ОТО, квантовая механика или уравнения Максвелла.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.