Вчені хочуть викривити простір-час в лабораторії - новини науки на

Всі обговорення квантової фізики так чи інакше зводяться до квантової теорії поля. В її основі лежить загальна ідея про те, що квантові частинки являють собою локалізовані збуджені стани загального квантового поля - складна, але математично корисна ідея, яка до неможливості складно взаємодіє з класичним уявленням простору-часу Ейнштейна. Гравітація, як свідчить теорія, є результатом кривизни невимовною середовища простору-часу, і сучасна квантова фізика говорить, що викривлений простір-час має впливати на поведінку гіпотетичного квантового поля.

Точне розуміння їх взаємодії залишається одним з найскладніших питань у фізиці, такий собі святий Грааль. Крім того, вкрай складно вивчати це взаємодія в лабораторії. Але фізики хочуть виправити це прикре непорозуміння, як повідомляє ExtremeTech.

Викривити простір-час штучним шляхом вкрай важко. У класичному розумінні це зробити досить просто - досить зібрати в одному місці багато маси - але для побудови кривої, якої буде достатньо для вимірювання ефектів кожної квантової частинки, знадобиться щільність, яку можна знайти тільки поруч з чорною дірою (в теорії). Викривлення простору-часу за допомогою магнітних полів або екзотичної матерії теж пропонувалося, наприклад, NASA - але така технологія дозволити буквально створити двигун викривлення. якщо його взагалі можливо створити. Замість того щоб з'ясовувати, як ще можна зігнути простір-час, німецький вчений Никодим Шпак, схоже, знайшов лазівку, яка дозволити вивчати ефекти викривленого простору-часу, власне, не викривляючи його.

Щоб продовжити читання, вам потрібно отримати ступінь з вищої математики або просто повірити в таку заяву: сверххолодние атоми (і оскільки тепло - це всього лише рух атомів, наші атоми будуть сверхстаціонарнимі), потрапляючи в особливу оптичну решітку (лазерне поле), демонструють особливу поведінку , яке можна пов'язати з рухом квантових частинок в просторі-часі. Фраза вийшла вельми великий, тому давайте розіб'ємо її на частини.

По-перше, атоми і решітка. Ця техніка використовує кілька лазерів для створення складної інтерференційної картини з певними піками і западинами - районами з високою або низькою інтенсивністю енергії. Сверххолодние атоми (охолоджені до можливого максимуму), зрозуміло, потрапляють під западини по законам термодинаміки, і оскільки вони сверхстаціонарни, квантова механіка підказує, що вони повинні бути в змозі «туннелировать» з місця на місце. Атоми повинні бути охолоджені максимально, тому всі їх можливі руху можуть пояснюватися тільки цим туннелируют ефектом. Якщо це так, загальний механізм руху через решітку може бути представлений взаємодією квантового поля і простору-часу.

Насправді, єдине, що потрібно тут зрозуміти, це те, що створюючи грати з особливих піків і западин, за якими можуть рухатися атоми, вчені можуть змінювати значення своєї метафори простору-часу. Одна решітка може імітувати взаємодію квантового поля з плоским простором-часом (яке технічно не існує, але може бути теоретично в глибокому-глибокому космосі, далеко від будь-яких великих мас), інша може імітувати серйозно викривлений простір на кшталт точки поруч з поверхнею зірки.

Можливі наслідки цього дослідження дуже прозаїчні, у всякому разі, в короткостроковій перспективі. Це один з тих проривів, на яких далеко не заїдеш, але який може відкрити доріжки до нових сфер досліджень. Можливість вивчати взаємодію квантової теорії поля і загальної теорії відносності (зокрема, її наслідком - гравітацією), навіть побічно, може згодом призвести до створення великої теорії всього.

Використовуючи метафору кривизни простору-часу, а не змінюючи цю кривизну саму по собі, вчені могли б дати в майбутньому вченим спосіб зімітувати стан простору-часу на горизонті подій чорної діри або під час перших моментів після Великого Вибуху. Все, що буде потрібно, це правильна інтерференційна картина, яка дозволить контролювати розподіл найбільш ймовірних тунельних западин. Повільно змінюючи интерференционную картину з плином часу, вчені навіть зможуть побачити наслідки безперервних змін в цьому просторі-часі - на кшталт розширення всесвіту після Великого Вибуху.

Немає ніякої можливості спрогнозувати, як фізики зможуть застосувати ці напрацювання, але поки план виглядає вельми непоганим. Взаємодія між квантовими явищами і загальною теорією відносності - це робота для нобелівських лауреатів майбутнього, це найсучасніша фізика найвищого рівня. Чи стане ця робота фундаментів для майбутніх теорій великого об'єднання? Можливо. Як мінімум, вона трохи прояснить, як зв'язати квантову і релятивістську фізику. Хоча б трохи.

Вчені хочуть викривити простір-час в лабораторії Ілля Хель