Търсенето на гравитона: Нов експеримент може да революционизира физиката

Екип от учени, ръководен от физика теоретик Игор Пиковски, е описал експеримент за откриване на хипотетични елементарни частици гравитони – кванти на гравитационното поле. Той би могъл да бъде осъществен в близко бъдеще благодарение на квантовите технологии.

„Това е фундаментален експеримент, който дълго време се смяташе за невъзможен, но ние вярваме, че сме измислили как да го направим“, заяви професор Пиковски от Технологичния институт „Стивънс“ (САЩ).

Досега гравитацията си остава специално фундаментално взаимодействие, чието действие е обяснено само в класическата физика, но не и в квантовата физика. Ако поведението на силното, слабото и електромагнитното взаимодействие може да се опише с помощта на съответните частици (глюони, бозони и фотони), не е изключено някаква елементарна частица – гравитон – да отговаря за гравитационното взаимодействие. Така например те могат да се състоят от колосални гравитационни вълни, възникващи в резултат на сблъсъка на свръхмасивни обекти в космоса.

Въпреки че съществуването на гравитационните вълни вече е експериментално доказано, физиците все още не са се сблъскали с гравитоните. Екипът на професор Пиковски е предложил решение, основано на акустичен резонатор, оборудван с квантови сензори за измерване на енергийните състояния, съобщава Phys.org.

„Нашето решение е подобно на фотоелектричния ефект, който доведе Айнщайн до квантовата теория на светлината – обяснява Пиковски, – само че вместо електромагнитни вълни, това са гравитационни вълни. Нюансът е, че обменът на енергия между материята и вълните се осъществява дискретно – за поглъщането и излъчването на отделните гравитони“.

За да открият гравитоните, физиците предлагат материята да се охлади и да се измерят промените в енергията в един етап, а това може да стане с помощта на квантови сензори. Чрез наблюдение на квантовите скокове в материята е възможно да се разбере дали е погълнат гравитон. Учените са нарекли идеята си „гравитационно-фононен ефект“.

Могат да допринесат за откриването на гравитон и данните, събрани от космическата обсерватория LIGO, наблюдаваща гравитационните вълни. С тяхна помощ учените очакват да проведат кръстосана корелация, която ще изолира отделните частици на гравитацията.

Единствената уловка е, че все още не са изобретени достатъчно чувствителни квантови детектори. Екипът от физици се надява, че чакането няма да е дълго и скоро ще имат възможност да проверят хипотезата си.

Частицата гравитон би могла да съчетае общата теория на относителността с квантовата механика, ако съществуването ѝ бъде доказано експериментално