Ultra-relatywistyczne neutrina wystrzeliwane w kosmos podczas rozbłysków gamma są spowalniane przez grawitację kwantową. Do takiego wniosku doszli fizycy z Włoch, Polski i Norwegii, którzy zauważyli siedem neutrin, które przybyły na Ziemię później niż oczekiwano, w porównaniu z towarzyszącym im promieniowaniem gamma.
Teoria kwantowa fantastycznie opisuje interakcje, w których biorą udział trzy z czterech znanych sił natury. Jednak obecnie nie ma teorii, która adekwatnie opisuje kwantową naturę grawitacji. Chociaż zaproponowano teorie grawitacji kwantowej, mają one tendencję do przewidywania, których obecnie nie można przetestować za pomocą eksperymentu lub obserwacji.
Jedna z prognoz, którą fizycy mają dziś szansę potwierdzić, mówi, że cząstki poruszające się bardzo blisko prędkości światła będą tracić energię z powodu kwantowego efektu grawitacyjnego. Im szybciej porusza się cząsteczka, tym bardziej efekt jest wzmocniony. Chociaż efekt jest niezwykle mały, jeśli cząstki powstają w astrofizycznym zdarzeniu oddalonym o miliardy lat świetlnych, łącznym wynikiem byłoby opóźnienie, które można zmierzyć, gdy cząstki dotrą na Ziemię.
Późne neutrina
Teraz zespół kierowany przez Giovanni Amelino-Camelia z Uniwersytetu w Neapolu szukali tego efektu w danych neutrinowych zebranych przez Obserwatorium IceCube Neutrino. Znajdujące się na biegunie południowym obserwatorium wykrywa neutrina, kiedy od czasu do czasu wchodzą w interakcje w obrębie kilometra sześciennego lodu.
Naukowcy zidentyfikowali siedem neutrin, które z dużym prawdopodobieństwem pochodzą z rozbłysków gamma. Są to zdarzenia o wysokiej energii, które są wytwarzane albo przez supernowe najbardziej masywnych gwiazd, albo przez zderzenia gwiazd neutronowych. Promienie gamma z tych konkretnych rozbłysków zostały również wykryte przez NASA Kosmiczny Teleskop Fermiego na promieniowanie gamma.
Kusząco wydaje się, że te neutrina dotarły na Ziemię do trzech dni po wykryciu promieni gamma, co sugeruje, że coś je opóźniło. Trzydniowe opóźnienie spodziewane jest w przypadku cząstek o energiach do 500 TeV. Dla porównania, neutrina o wyższych energiach do 2 PeV wymagałyby 12-dniowego okna opóźnienia, które jest zbyt długie, aby pozytywnie zidentyfikować je z określonym rozbłyskiem gamma.
Amelino-Camelia wyjaśnia: „Cząstki uzyskują dodatkowy wkład w swoją prędkość, która jest ujemna i rośnie wraz ze wzrostem ich energii”.
Lokalizacja, lokalizacja
Jednak nie wszyscy są o tym przekonani. Teppei Katori z Kings College London, który nie był zaangażowany w te prace, zwraca uwagę, że siedem kandydujących neutrin jest „typu kaskadowego”. W zdarzeniu kaskadowym neutrino wchodzi do Obserwatorium IceCube i umieszcza całą swoją energię w małym, kulistym obszarze, co utrudnia określenie kierunku, z którego pochodzi neutrino. Inaczej jest w przypadku „zdarzenia na ścieżce”, które wytwarza sygnał wskazujący miejsce pochodzenia neutrina w kosmosie.
„Nie wiemy, skąd dokładnie pochodzą te neutrina” — wyjaśnia Katori.
Rzeczywiście, nie jest nawet jasne, czy rozbłyski gamma wytwarzają znaczną liczbę neutrin. Cytuje Katoriego wcześniejsza praca opisując poszukiwanie neutrin z rozbłysków gamma, w których nie udało się znaleźć korelacji między nimi. Zgadza się jednak, że w tych poszukiwaniach nie uwzględniono żadnych opóźnień spowodowanych efektami grawitacji kwantowej.
W 2022 roku Katori – który jest częścią współpracy IceCube – był kierownikiem naukowym ds. kolejny eksperyment poszukiwanie efektów grawitacji kwantowej w neutrinach. W szczególności badanie to dotyczyło wpływu grawitacji kwantowej na oscylacje neutrin.
Neutrina występują w trzech różnych „smakach” – elektronowym, mionowym i taonowym – a cząsteczki mogą oscylować od jednego smaku do drugiego. Chociaż eksperyment nie znalazł dowodów na to, że grawitacja kwantowa wpływa na oscylacje neutrin, był to pierwszy eksperyment, który zbadał te oscylacje na poziomie, na którym grawitacja kwantowa powinna mieć znaczenie. W związku z tym eksperyment był w stanie nałożyć ograniczenia na modele kwantowo-grawitacyjne, które przewidują zmiany oscylacji.
Implikacje dla kosmologii
Jeśli grawitacja kwantowa rzeczywiście spowalnia neutrina, zarówno Amelino-Camelia, jak i Katori zgadzają się, że obserwacja byłaby dużym krokiem naprzód w zrozumieniu grawitacji kwantowej i jej roli w ewolucji wszechświata.
Jednak Amelino-Camelia zauważa: „Jeśli efekt dotyczy tylko neutrin i innych cząstek o wirowaniu półcałkowitym, to implikacje dla kosmologii mogą być niewielkie”.
Grawitację kwantową można wkrótce przetestować za pomocą ultrazimnych atomów
Dla Katori najbardziej znaczącym rezultatem potwierdzenia opóźnienia jest to, że fizycy mogliby go użyć do obliczenia wielkości efektu grawitacji kwantowej. Umożliwiłoby to fizykom ocenę konkurencyjnych modeli grawitacji kwantowej – i zrobienie następnego kroku oraz zaprojektowanie eksperymentów i obserwatoriów w celu dokładniejszego pomiaru efektu.
„Wciąż istnieje luka między modelami fenomenologicznymi motywowanymi grawitacją kwantową a teoriami grawitacji kwantowej” – mówi Katori. „Myślę, że wypełnienie tej luki jest wyzwaniem [ale] znalezienie jakiegokolwiek efektu motywowanego grawitacją kwantową jest pierwszym krokiem”.
W poszukiwaniu neutrin z rozbłysków gamma skorzysta na konstrukcji IceCube-Gen2, co zwiększy objętość detektora do ośmiu kilometrów sześciennych lodu, poprawiając zdolność obserwatorium do określania pochodzenia neutrin.
Badania opisano w Natura Astronomia.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- EVM Finanse. Ujednolicony interfejs dla zdecentralizowanych finansów. Dostęp tutaj.
- Quantum Media Group. Wzmocnienie IR/PR. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/is-quantum-gravity-slowing-down-neutrinos/
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- $W GÓRĘ
- 160
- 2022
- 500
- 90
- a
- zdolność
- Zdolny
- AC
- Akceptuje
- Konto
- odpowiednio
- oddziaływać
- wpływający
- Po
- Wszystkie kategorie
- dopuszczać
- również
- Chociaż
- an
- i
- Inne
- każdy
- zjawić się
- SĄ
- AS
- At
- z dala
- z powrotem
- BE
- bo
- być
- korzyści
- pomiędzy
- miliardy
- obie
- ale
- by
- obliczać
- oprawa ołowiana witrażu
- CAN
- kandydat
- nie może
- wodospady
- powodowany
- wyzwanie
- szansa
- jasny
- współpraca
- Studentki
- jak
- przyjście
- towarzysz
- w porównaniu
- porównanie
- konkurowania
- konkluzja
- Ograniczenia
- Budowa
- wkład
- przekonany
- Korelacja
- Kosmologia
- kosmos
- mógłby
- stworzony
- Obecnie
- dane
- Dni
- opóźnienie
- opóźniony
- opóźnienia
- depozyty
- opisane
- Wnętrze
- wykryte
- Ustalać
- ZROBIŁ
- różne
- trudny
- kierunek
- do
- robi
- nie
- na dół
- podczas
- Ziemia
- efekt
- ruchomości
- bądź
- energia
- wzmocnione
- Wchodzi
- oceniać
- Parzyste
- wydarzenie
- wydarzenia
- wszyscy
- dowód
- ewolucja
- dokładnie
- spodziewany
- eksperyment
- eksperymenty
- Objaśnia
- dodatkowy
- niezwykle
- Failed
- fantastyczny
- szybciej
- Nadzienie
- Znajdź
- znalezieniu
- i terminów, a
- W razie zamówieenia projektu
- Siły
- Naprzód
- znaleziono
- cztery
- od
- Promienie gamma
- szczelina
- otrzymać
- grawitacyjny
- powaga
- Rośnie
- miał
- Have
- he
- Wysoki
- wyższy
- wysoko
- W jaki sposób
- Jednak
- HTML
- HTTPS
- ICE
- zidentyfikowane
- zidentyfikować
- if
- obraz
- implikacje
- nałożone
- poprawy
- in
- Zwiększać
- Informacja
- interakcji
- Interakcje
- najnowszych
- angażować
- zaangażowany
- problem
- IT
- Włochy
- JEGO
- Praca
- jpg
- Wiedzieć
- znany
- później
- prowadzić
- Doprowadziło
- poziom
- lekki
- usytuowany
- Londyn
- długo
- wyglądał
- poszukuje
- stracić
- poważny
- robić
- Dokonywanie
- masywny
- Maksymalna szerokość
- zmierzyć
- mierzona
- może
- modele
- jeszcze
- większość
- przeniesienie
- NASA
- Natura
- Blisko
- ujemny
- neutrina
- Gwiazdy neutronowe
- Następny
- Nie
- Norwegia
- numer
- obserwatorium
- of
- on
- ONE
- tylko
- or
- Origin
- Inne
- na zewnątrz
- Wynik
- część
- cząstka
- Fizyka
- Świat Fizyki
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- punkt
- zwrotnica
- Polska
- precyzyjnie
- przewidzieć
- przepowiednia
- Przewidywania
- sonda
- produkować
- Wytworzony
- produkuje
- zaproponowane
- Kwant
- region
- wymagać
- Badania naukowe
- Badacze
- dalsze
- Rola
- mówią
- nauka
- Szukaj
- siedem
- powinien
- Signal
- znaczący
- Rozmiar
- Spowolnienie
- mały
- coś
- Wkrótce
- Południe
- Typ przestrzeni
- teleskop kosmiczny
- specyficzny
- swoiście
- prędkość
- Spin
- Gwiazdy
- Ewolucja krok po kroku
- Nadal
- Badanie
- taki
- Brać
- zespół
- teleskop
- przetestowany
- niż
- że
- Połączenia
- ich
- Im
- następnie
- teoria
- Tam.
- Te
- one
- myśleć
- to
- trzy
- trzy dni
- miniatur
- do
- już dziś
- także
- prawdziwy
- drugiej
- zrozumienie
- Wszechświat
- uniwersytet
- w odróżnieniu
- posługiwać się
- za pomocą
- początku.
- Tom
- była
- były
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- który
- Podczas
- KIM
- będzie
- w
- w ciągu
- Praca
- świat
- by
- zefirnet