technika
Autor: Charlie Wood | dodano: 2020-07-30
Świecące grawitony

Fot. SIMULATING EXTREME SPACETIMES (SXS) PROJECT (WWW.BLACK-HOLES.ORG)

FIZYKA

Gdy patrzymy na świat w wystarczająco małej skali, okazuje się, że ma on strukturę ziarnistą. Drzewa zbudowane są głównie z kwarków. Promienie słoneczne to roje fotonów. Telefony działają dzięki strumieniom elektronów. Fizycy wykryli cząstki materii, światła i większości oddziaływań – ale żaden eksperyment nie odsłonił ziarnistych właściwości grawitacji.

Wielu fizyków uważa, że grawitację muszą przenosić pozbawione masy „grawitony”, ale oddziałują one ze znanymi cząsteczkami zbyt słabo, aby można je było wykryć. Niektórzy teoretycy wpadli na pomysł, że potwierdzenie istnienia grawitonów można uzyskać w momencie, gdy znaczna ich liczba zgromadzi się podczas intensywnych zjawisk o podłożu grawitacyjnym, takich jak zlewanie się czarnych dziur. W marcu w czasopiśmie Physical Review Letters opublikowano analizę, z której wynika, że takie gwałtowne katastrofy mogą wydobyć grawitony z cienia.

Tam, gdzie energia, tam jest i grawitacja. Douglas Singleton, fizyk z California State University, który nie brał udziału w nowym badaniu, twierdzi, że fotony – pozbawione masy pakiety energii promienistej – w skrajnie rzadkich przypadkach mogą spontanicznie przekształcać się w cząstki grawitacji. Może też zajść sytuacja odwrotna: grawitony stają się fotonami. W nowej analizie rozważano mechanizm, dzięki któremu grawitony mogą uwalniać miliardy razy więcej fotonów, niż wynikało to z wcześniejszych badań, co ułatwiłoby potwierdzenie ich istnienia.

Raymond Sawyer, autor pracy i fizyk z University of California w Santa Barbara, mówi, że „zgrubna ocena oparta na gęstości [grawitonów] w pobliżu miejsca zderzenia czarnych dziur jest bliska” liczbie, dzięki której powstawałoby promieniowanie możliwe do wykrycia.

Wiedząc z poprzednich badań, że duże liczby innych bezmasowych cząstek mogą nagle zmieniać swój stan (zjawisko znane jako przełamanie kwantowe), Sawyer stworzył model komputerowy, mający sprawdzić, czy grawitony też zachowują się w ten sposób. Z symulacji wynika, że tak właśnie jest: gdy gęstość grawitonów staje się wystarczająco duża, część z nich w gwałtowny sposób przekształca się w cząstki promieniowania. „To trochę tak, jak z niespodziewanym nadejściem burzy – porównuje Sawyer. – Nie widać jej oznak, dopóki nie nadejdzie”.

W zjawiskach takich, jak zlewanie się czarnych dziur, powinny występować warunki, w których powstają fotony promieniowania radiowego o wielokilometrowych długościach fali. Ten sygnał byłby bardzo słaby, ale być może możliwy do odebrania na Ziemi. Zdaniem Sawyera, we Wszechświecie mogą występować gwałtowniejsze zjawiska, niż do tej pory zaobserwowano. Naukowcy musieliby odróżnić blask fal radiowych powstałych w trakcie łączenia się czarnych dziur od promieniowania okolicznych gazów.

Najpierw jednak teoretycy muszą sprawdzić, czy model jest poprawny. Sawyer ma nadzieję, że przyszłe symulacje udowodnią, iż gwałtowne powstawanie fotonów występuje również w bardziej realistycznych modelach intensywnych zjawisk grawitacyjnych, w których wielka liczba grawitonów tworzy skomplikowane układy. Singleton zgadza się, że problem wymaga większej mocy obliczeniowej, gdyż obecne analizy to „ogromne uproszczenie”. „Chodzi o to, aby zachęcić ludzi do prowadzenia wystarczająco zaawansowanych obliczeń”.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 08/2020 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2020
10/2019 - specjalny
Kalendarium
Październik
24

W 1929 r. tzw. Czarny Czwartek - krach na giełdzie nowojorskiej - zapoczątkował wielki kryzys.
Warto przeczytać
Fizyka kwantowa jest dziwna. Reguły świata kwantowego, według których działa świat na poziomie atomów i cząstek subatomowych, nie są tymi samymi regułami, które obowiązują w dobrze znanym nam świecie codziennych doświadczeń - regułami, które kojarzymy ze zdrowym rozsądkiem.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Charlie Wood | dodano: 2020-07-30
Świecące grawitony

Fot. SIMULATING EXTREME SPACETIMES (SXS) PROJECT (WWW.BLACK-HOLES.ORG)

FIZYKA

Gdy patrzymy na świat w wystarczająco małej skali, okazuje się, że ma on strukturę ziarnistą. Drzewa zbudowane są głównie z kwarków. Promienie słoneczne to roje fotonów. Telefony działają dzięki strumieniom elektronów. Fizycy wykryli cząstki materii, światła i większości oddziaływań – ale żaden eksperyment nie odsłonił ziarnistych właściwości grawitacji.

Wielu fizyków uważa, że grawitację muszą przenosić pozbawione masy „grawitony”, ale oddziałują one ze znanymi cząsteczkami zbyt słabo, aby można je było wykryć. Niektórzy teoretycy wpadli na pomysł, że potwierdzenie istnienia grawitonów można uzyskać w momencie, gdy znaczna ich liczba zgromadzi się podczas intensywnych zjawisk o podłożu grawitacyjnym, takich jak zlewanie się czarnych dziur. W marcu w czasopiśmie Physical Review Letters opublikowano analizę, z której wynika, że takie gwałtowne katastrofy mogą wydobyć grawitony z cienia.

Tam, gdzie energia, tam jest i grawitacja. Douglas Singleton, fizyk z California State University, który nie brał udziału w nowym badaniu, twierdzi, że fotony – pozbawione masy pakiety energii promienistej – w skrajnie rzadkich przypadkach mogą spontanicznie przekształcać się w cząstki grawitacji. Może też zajść sytuacja odwrotna: grawitony stają się fotonami. W nowej analizie rozważano mechanizm, dzięki któremu grawitony mogą uwalniać miliardy razy więcej fotonów, niż wynikało to z wcześniejszych badań, co ułatwiłoby potwierdzenie ich istnienia.

Raymond Sawyer, autor pracy i fizyk z University of California w Santa Barbara, mówi, że „zgrubna ocena oparta na gęstości [grawitonów] w pobliżu miejsca zderzenia czarnych dziur jest bliska” liczbie, dzięki której powstawałoby promieniowanie możliwe do wykrycia.

Wiedząc z poprzednich badań, że duże liczby innych bezmasowych cząstek mogą nagle zmieniać swój stan (zjawisko znane jako przełamanie kwantowe), Sawyer stworzył model komputerowy, mający sprawdzić, czy grawitony też zachowują się w ten sposób. Z symulacji wynika, że tak właśnie jest: gdy gęstość grawitonów staje się wystarczająco duża, część z nich w gwałtowny sposób przekształca się w cząstki promieniowania. „To trochę tak, jak z niespodziewanym nadejściem burzy – porównuje Sawyer. – Nie widać jej oznak, dopóki nie nadejdzie”.

W zjawiskach takich, jak zlewanie się czarnych dziur, powinny występować warunki, w których powstają fotony promieniowania radiowego o wielokilometrowych długościach fali. Ten sygnał byłby bardzo słaby, ale być może możliwy do odebrania na Ziemi. Zdaniem Sawyera, we Wszechświecie mogą występować gwałtowniejsze zjawiska, niż do tej pory zaobserwowano. Naukowcy musieliby odróżnić blask fal radiowych powstałych w trakcie łączenia się czarnych dziur od promieniowania okolicznych gazów.

Najpierw jednak teoretycy muszą sprawdzić, czy model jest poprawny. Sawyer ma nadzieję, że przyszłe symulacje udowodnią, iż gwałtowne powstawanie fotonów występuje również w bardziej realistycznych modelach intensywnych zjawisk grawitacyjnych, w których wielka liczba grawitonów tworzy skomplikowane układy. Singleton zgadza się, że problem wymaga większej mocy obliczeniowej, gdyż obecne analizy to „ogromne uproszczenie”. „Chodzi o to, aby zachęcić ludzi do prowadzenia wystarczająco zaawansowanych obliczeń”.