Ultrarelativistische neutrino's die tijdens gammaflitsen de ruimte in worden geschoten, worden vertraagd door de effecten van kwantumzwaartekracht. Dat is de conclusie van natuurkundigen in Italië, Polen en Noorwegen, die zeven neutrino's hebben opgemerkt die later dan verwacht op aarde arriveerden, vergeleken met hun begeleidende gammastraling.
De kwantumtheorie doet fantastisch werk in het beschrijven van interacties waarbij drie van de vier bekende natuurkrachten betrokken zijn. Er bestaat tegenwoordig echter geen theorie die de kwantumaard van de zwaartekracht adequaat beschrijft. Hoewel er theorieën over de kwantumzwaartekracht zijn voorgesteld, hebben ze de neiging voorspellingen te doen die momenteel niet door experimenten of observatie kunnen worden getest.
Eén voorspelling die natuurkundigen vandaag de dag kunnen bevestigen, is dat deeltjes die heel dicht bij de lichtsnelheid bewegen, energie zullen verliezen als gevolg van een kwantumzwaartekrachteffect. Hoe sneller het deeltje beweegt, hoe meer het effect wordt versterkt. Hoewel het effect extreem klein is, zou het cumulatieve resultaat een vertraging zijn die gemeten zou kunnen worden wanneer de deeltjes op aarde aankomen als de deeltjes ontstaan tijdens een astrofysische gebeurtenis op miljarden lichtjaren afstand.
Late neutrino's
Nu, een team onder leiding van Giovanni Amelino-Camelia van de Universiteit van Napels hebben naar dit effect gezocht in neutrinogegevens verzameld door de IceCube Neutrino-observatorium. Het observatorium, gelegen op de Zuidpool, detecteert neutrino's wanneer ze af en toe op elkaar inwerken binnen een kubieke kilometer ijs.
De onderzoekers identificeerden zeven neutrino's waarvan de kans groot is dat ze afkomstig zijn van gammaflitsen. Dit zijn zeer energetische gebeurtenissen die worden veroorzaakt door de supernova's van de zwaarste sterren, of door botsende neutronensterren. Gammastraling van deze specifieke uitbarstingen werd ook door NASA gedetecteerd Fermi Gamma-ray Ruimtetelescoop.
Verleidelijk genoeg lijken deze neutrino's pas drie dagen na de detectie van de gammastraling op aarde te zijn aangekomen, wat erop wijst dat iets hen heeft vertraagd. De vertraging van drie dagen wordt verwacht voor deeltjes met energieën tot 500 TeV. Ter vergelijking: neutrino's met hogere energieën tot 2 PeV zouden een vertragingsvenster van 12 dagen nodig hebben, wat te lang is om ze positief te identificeren met een specifieke gammastraaluitbarsting.
Amelino-Camelia legt uit: “De deeltjes krijgen deze extra bijdrage aan hun snelheid, die negatief is, en deze wordt groter naarmate hun energie groeit.”
Locatie, locatie
Niet iedereen is echter overtuigd. Teppe Katori van Kings College London, die niet bij het werk betrokken was, wijst erop dat de zeven kandidaat-neutrino’s allemaal van het “cascade-type” zijn. Bij een cascade-gebeurtenis komt een neutrino het IceCube-observatorium binnen en deponeert al zijn energie in een klein, bolvormig gebied, waardoor het moeilijk wordt om de richting te bepalen waar het neutrino vandaan kwam. Dit is anders dan bij een “track event”, waarbij een signaal wordt geproduceerd dat terugwijst naar het oorsprongspunt van het neutrino in de kosmos.
“We weten niet waar deze neutrino’s precies vandaan komen”, legt Katori uit.
Het is zelfs niet eens duidelijk dat gammaflitsen een aanzienlijk aantal neutrino's produceren. Katori citeert eerder werk beschrijft een zoektocht naar neutrino's uit gammaflitsen waarbij geen correlatie tussen de twee werd gevonden. Hij aanvaardt echter dat bij deze zoektocht geen rekening is gehouden met eventuele vertragingen veroorzaakt door kwantumzwaartekrachteffecten.
In 2022 was Katori – die deel uitmaakt van de IceCube-samenwerking – een wetenschappelijke leider nog een experiment op zoek naar kwantumzwaartekrachteffecten in neutrino's. In dit onderzoek werd specifiek gekeken naar hoe kwantumzwaartekracht de neutrino-oscillaties zou kunnen beïnvloeden.
Neutrino’s zijn er in drie verschillende ‘smaken’ – elektron, muon en tau – en de deeltjes kunnen van de ene smaak naar de andere oscilleren. Hoewel het experiment geen bewijs vond dat de kwantumzwaartekracht de neutrino-oscillaties beïnvloedt, was het het eerste experiment dat deze oscillaties onderzocht op een niveau waarop de kwantumzwaartekracht relevant zou moeten zijn. Als zodanig kon het experiment beperkingen opleggen aan kwantumzwaartekrachtmodellen die variaties in de oscillaties voorspellen.
Implicaties voor de kosmologie
Als de kwantumzwaartekracht inderdaad neutrino’s vertraagt, zijn zowel Amelino-Camelia als Katori het erover eens dat de waarneming een grote stap voorwaarts zou zijn in het begrijpen van de kwantumzwaartekracht en haar rol in de evolutie van het universum.
Amelino-Camelia wijst er echter op: “Als het effect alleen geldt voor neutrino’s en andere halfgehele spindeeltjes, dan kunnen de implicaties voor de kosmologie klein zijn.”
Kwantumzwaartekracht zou binnenkort kunnen worden getest met behulp van ultrakoude atomen
Voor Katori is de belangrijkste uitkomst van het bevestigen van een vertraging dat natuurkundigen deze kunnen gebruiken om de omvang van het kwantumzwaartekrachteffect te berekenen. Dit zou natuurkundigen in staat stellen concurrerende modellen van kwantumzwaartekracht te evalueren – en de volgende stap te zetten en experimenten en observatoria te ontwerpen om het effect nauwkeuriger te meten.
“Er gaapt nog steeds een kloof tussen door kwantumzwaartekracht gemotiveerde fenomenologische modellen en kwantumzwaartekrachttheorieën”, zegt Katori. "Ik denk dat het opvullen van deze leemte een uitdaging is [maar] het vinden van een door kwantumzwaartekracht gemotiveerd effect is de eerste stap."
De zoektocht naar neutrino's uit gammaflitsen zal profiteren van de constructie van IceCube-Gen2, waardoor de omvang van het detectorvolume zal toenemen tot acht kubieke kilometer ijs, waardoor het vermogen van het observatorium om de oorsprong van neutrino's te lokaliseren wordt verbeterd.
Het onderzoek is beschreven in Natuurastronomie.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- EVM Financiën. Uniforme interface voor gedecentraliseerde financiën. Toegang hier.
- Quantum Media Groep. IR/PR versterkt. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://physicsworld.com/a/is-quantum-gravity-slowing-down-neutrinos/
- :is
- :niet
- :waar
- $UP
- 160
- 2022
- 500
- 90
- a
- vermogen
- in staat
- AC
- Accepteert
- Account
- voldoende
- invloed hebben op
- die van invloed
- Na
- Alles
- toelaten
- ook
- Hoewel
- an
- en
- Nog een
- elke
- verschijnen
- ZIJN
- AS
- At
- weg
- terug
- BE
- omdat
- geweest
- voordeel
- tussen
- miljarden
- zowel
- maar
- by
- berekenen
- kwam
- CAN
- kandidaat
- kan niet
- watervallen
- veroorzaakt
- uitdagend
- kans
- duidelijk
- samenwerking
- College
- hoe
- komst
- metgezel
- vergeleken
- vergelijking
- concurrerende
- conclusie
- beperkingen
- bouw
- bijdrage
- overtuigd
- Correlatie
- Kosmologie
- Kosmos
- kon
- aangemaakt
- Op dit moment
- gegevens
- dagen
- vertraging
- Vertraagd
- vertragingen
- deposito's
- beschreven
- Design
- gedetecteerd
- Bepalen
- DEED
- anders
- moeilijk
- richting
- do
- doet
- Dont
- beneden
- gedurende
- aarde
- effect
- duurt
- beide
- energie-niveau
- verbeterde
- Komt binnen
- schatten
- Zelfs
- Event
- EVENTS
- iedereen
- bewijzen
- Evolutie
- precies
- verwacht
- experiment
- experimenten
- Verklaart
- extra
- uiterst
- Mislukt
- fantastisch
- sneller
- vulling
- VIND DE PLEK DIE PERFECT VOOR JOU IS
- het vinden van
- Voornaam*
- Voor
- Krachten
- Naar voren
- gevonden
- vier
- oppompen van
- Gamma stralen
- kloof
- krijgen
- zwaartekracht
- zwaartekracht
- Groeit
- HAD
- Hebben
- he
- Hoge
- hoger
- zeer
- Hoe
- Echter
- HTML
- HTTPS
- ICE
- geïdentificeerd
- identificeren
- if
- beeld
- implicaties
- opgelegde
- het verbeteren van
- in
- Laat uw omzet
- informatie
- interactie
- interacties
- in
- betrekken
- betrokken zijn
- kwestie
- IT
- Italië
- HAAR
- Jobomschrijving:
- jpg
- blijven
- bekend
- later
- leiden
- LED
- Niveau
- licht
- gelegen
- London
- lang
- keek
- op zoek
- verliezen
- groot
- maken
- maken
- massief
- max-width
- maatregel
- afgemeten
- macht
- modellen
- meer
- meest
- bewegend
- NASA
- NATUUR
- Nabij
- negatief
- neutrino's
- Neutronensterren
- volgende
- geen
- Noorwegen
- aantal
- observatorium
- of
- on
- EEN
- Slechts
- or
- Oorsprong
- Overige
- uit
- Resultaat
- deel
- deeltje
- Fysica
- Natuurkunde wereld
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- punt
- punten
- Polen
- Precies
- voorspellen
- voorspelling
- Voorspellingen
- sonde
- produceren
- geproduceerd
- produceert
- voorgestelde
- Quantum
- regio
- relevante
- vereisen
- onderzoek
- onderzoekers
- resultaat
- Rol
- zegt
- Wetenschap
- Ontdek
- zeven
- moet
- Signaal
- aanzienlijke
- Maat
- Vertragen
- Klein
- iets
- Spoedig
- Zuiden
- Tussenruimte
- ruimtetelescoop
- specifiek
- specifiek
- snelheid
- spinnen
- Sterren
- Stap voor
- Still
- Studie
- dergelijk
- Nemen
- team
- telescoop
- getest
- neem contact
- dat
- De
- hun
- Ze
- harte
- theorie
- Er.
- Deze
- ze
- denken
- dit
- drie
- drie dagen
- thumbnail
- naar
- vandaag
- ook
- waar
- twee
- begrip
- Universum
- universiteit-
- anders
- .
- gebruik
- zeer
- volume
- was
- waren
- wanneer
- welke
- en
- WIE
- wil
- Met
- binnen
- Mijn werk
- wereld
- zou
- zephyrnet