Neutrinii ultra-relativiști aruncați în spațiu în timpul exploziilor de raze gamma sunt încetiniți de efectele gravitației cuantice. Aceasta este concluzia fizicienilor din Italia, Polonia și Norvegia, care au observat șapte neutrini care au ajuns pe Pământ mai târziu decât se aștepta, în comparație cu razele gamma însoțitoare.
Teoria cuantică face o treabă fantastică de a descrie interacțiunile care implică trei din cele patru forțe cunoscute ale naturii. Cu toate acestea, astăzi nu există nicio teorie care să descrie în mod adecvat natura cuantică a gravitației. Deși au fost propuse teorii ale gravitației cuantice, acestea tind să facă predicții care nu pot fi testate în prezent prin experiment sau observație.
O predicție pe care fizicienii au șansa să o confirme astăzi este că particulele care se mișcă foarte aproape de viteza luminii își vor pierde energie din cauza efectului gravitațional cuantic. Cu cât particula se mișcă mai repede, cu atât efectul este sporit. Deși efectul este extrem de mic, dacă particulele sunt create într-un eveniment astrofizic la miliarde de ani lumină distanță, rezultatul cumulat ar fi o întârziere care ar putea fi măsurată atunci când particulele ajung pe Pământ.
Neutrini tardivi
Acum, o echipă condusă de Giovanni Amelino-Camelia de la Universitatea din Napoli au căutat acest efect în datele despre neutrini colectate de către Observatorul de neutrini IceCube. Situat la Polul Sud, observatorul detectează neutrinii atunci când interacționează ocazional pe un kilometru cub de gheață.
Cercetătorii au identificat șapte neutrini care au probabilități mari de a proveni din exploziile de raze gamma. Acestea sunt evenimente extrem de energetice care sunt produse fie de supernovele celor mai masive stele, fie de stele neutronice care se ciocnesc. Raze gamma de la aceste explozii specifice au fost detectate și de NASA Telescopul spațial Fermi cu raze gamma.
În mod atrăgător, acești neutrini par să fi ajuns pe Pământ cu până la trei zile după ce razele gamma au fost detectate, sugerând că ceva i-a întârziat. Întârzierea de trei zile este de așteptat pentru particulele cu energii de până la 500 TeV. În comparație, neutrinii cu energii mai mari de până la 2 PeV ar necesita o fereastră de întârziere de 12 zile, care este prea lungă pentru a-i identifica pozitiv cu o explozie specifică de raze gamma.
Amelino-Camelia explică: „Particulele primesc această contribuție suplimentară la viteza lor, care este negativă, și crește în magnitudine pe măsură ce energia lor crește”.
Locație, locație
Cu toate acestea, nu toată lumea este convinsă. Teppei Katori de la Kings College London, care nu a fost implicat în lucrare, subliniază că cei șapte neutrini candidați sunt toți de „tip cascadă”. Într-un eveniment în cascadă, un neutrin intră în Observatorul IceCube și își depune toată energia într-o regiune mică, sferică, ceea ce face dificilă determinarea direcției din care provine neutrinul. Acesta este spre deosebire de un „eveniment de urmărire”, care produce un semnal care indică înapoi la punctul de origine al neutrinului în cosmos.
„Nu știm de unde provin exact acești neutrini”, explică Katori.
Într-adevăr, nici măcar nu este clar că exploziile de raze gamma produc un număr semnificativ de neutrini. Katori citează munca anterioară descriind o căutare de neutrini din exploziile de raze gamma care nu au reușit să găsească o corelație între cele două. Totuși, el acceptă că această căutare nu a luat în considerare întârzierile cauzate de efectele gravitației cuantice.
În 2022, Katori – care face parte din colaborarea IceCube – a fost lider științific un alt experiment în căutarea efectelor gravitației cuantice în neutrini. Mai exact, acest studiu a analizat modul în care gravitația cuantică ar putea afecta oscilațiile neutrinilor.
Neutrinii vin în trei „arome” diferite – electroni, muoni și tau – iar particulele pot oscila de la o aromă la alta. Deși experimentul nu a găsit nicio dovadă că gravitația cuantică ar afecta oscilațiile neutrinilor, a fost primul experiment care a sondat aceste oscilații la un nivel în care gravitația cuantică ar trebui să fie relevantă. Ca atare, experimentul a reușit să impună constrângeri asupra modelelor gravitaționale cuantice care prezic variațiile oscilațiilor.
Implicații pentru cosmologie
Dacă gravitația cuantică încetinește într-adevăr neutrinii, atât Amelino-Camelia, cât și Katori sunt de acord că observația ar fi un pas major înainte în înțelegerea gravitației cuantice și a rolului acesteia în evoluția universului.
Cu toate acestea, Amelino-Camelia subliniază: „Dacă efectul este acolo doar pentru neutrini și alte particule de spin semiîntregi, atunci implicațiile pentru cosmologie ar putea fi minore”.
Gravitația cuantică ar putea fi testată în curând folosind atomi ultrareci
Pentru Katori, cel mai semnificativ rezultat al confirmării unei întârzieri este că fizicienii ar putea să-l folosească pentru a calcula dimensiunea efectului gravitației cuantice. Acest lucru le-ar permite fizicienilor să evalueze modele concurente ale gravitației cuantice - și să facă următorul pas și să proiecteze experimente și observatoare pentru a măsura efectul mai precis.
„Există încă un decalaj între modelele de fenomenologie motivate de gravitația cuantică și teoriile gravitației cuantice”, spune Katori. „Cred că completarea acestui gol este o provocare [dar] găsirea oricărui efect motivat de gravitația cuantică este primul pas.”
Căutarea neutrinilor din exploziile de raze gamma va beneficia de construcția de IceCube-Gen2, care va crește dimensiunea volumului detectorului la opt kilometri cubi de gheață, îmbunătățind capacitatea observatorului de a identifica originile neutrinilor.
Cercetarea este descrisă în Natura Astronomie.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- EVM Finance. Interfață unificată pentru finanțare descentralizată. Accesați Aici.
- Grupul Quantum Media. IR/PR amplificat. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- Sursa: https://physicsworld.com/a/is-quantum-gravity-slowing-down-neutrinos/
- :este
- :nu
- :Unde
- $UP
- 160
- 2022
- 500
- 90
- a
- capacitate
- Capabil
- AC
- acceptă
- Cont
- adecvat
- afecta
- care afectează
- După
- TOATE
- permite
- de asemenea
- Cu toate ca
- an
- și
- O alta
- Orice
- apărea
- SUNT
- AS
- At
- departe
- înapoi
- BE
- deoarece
- fost
- beneficia
- între
- miliarde
- atât
- dar
- by
- calcula
- a venit
- CAN
- candidat
- nu poti
- cascadă
- cauzată
- provocare
- șansă
- clar
- colaborare
- Colegiu
- cum
- venire
- tovarăş
- comparație
- comparație
- concurente
- concluzie
- constrângeri
- construcţie
- contribuţie
- convins
- Corelație
- Cosmologie
- Cosmos
- ar putea
- a creat
- În prezent
- de date
- Zi
- întârziere
- Întârziat
- întârzieri
- depozite
- descris
- Amenajări
- detectat
- Determina
- FĂCUT
- diferit
- dificil
- direcţie
- do
- face
- Dont
- jos
- în timpul
- Pământ
- efect
- efecte
- oricare
- energie
- sporită
- intră
- evalua
- Chiar
- eveniment
- evenimente
- toată lumea
- dovadă
- evoluţie
- exact
- de aşteptat
- experiment
- experimente
- explică
- suplimentar
- extrem
- A eșuat
- fantastic
- mai repede
- umplere
- Găsi
- descoperire
- First
- Pentru
- Forțele
- Înainte
- găsit
- patru
- din
- Raze gamma
- decalaj
- obține
- gravitaționale
- gravitate
- creste
- HAD
- Avea
- he
- Înalt
- superior
- extrem de
- Cum
- Totuși
- HTML
- HTTPS
- ICE
- identificat
- identifica
- if
- imagine
- implicații
- a impune
- îmbunătățirea
- in
- Crește
- informații
- interacţiona
- interacţiuni
- în
- implica
- implicat
- problema
- IT
- Italia
- ESTE
- Loc de munca
- jpg
- Cunoaște
- cunoscut
- mai tarziu
- conduce
- Led
- Nivel
- ușoară
- situat
- Londra
- Lung
- uitat
- cautati
- pierde
- major
- face
- Efectuarea
- masiv
- max-width
- măsura
- măsurat
- ar putea
- Modele
- mai mult
- cele mai multe
- în mişcare
- NASA
- Natură
- În apropiere
- negativ
- neutrini
- Stele neutronice
- următor
- Nu.
- Norvegia
- număr
- observator
- of
- on
- ONE
- afară
- or
- Origine
- Altele
- afară
- Rezultat
- parte
- particulă
- Fizică
- Lumea fizicii
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- Punct
- puncte
- Polonia
- tocmai
- prezice
- prezicere
- Predictii
- sondă
- produce
- Produs
- produce
- propus
- Cuantic
- regiune
- necesita
- cercetare
- cercetători
- rezultat
- Rol
- spune
- Ştiinţă
- Caută
- Șapte
- să
- Semnal
- semnificativ
- Mărimea
- încetinirea
- mic
- ceva
- Curând
- Sud
- Spaţiu
- telescop spațial
- specific
- specific
- viteză
- Rotire
- Stele
- Pas
- Încă
- Studiu
- astfel de
- Lua
- echipă
- telescop
- testat
- decât
- acea
- lor
- Lor
- apoi
- teorie
- Acolo.
- Acestea
- ei
- crede
- acest
- trei
- trei zile
- miniatura
- la
- astăzi
- de asemenea
- adevărat
- Două
- înţelegere
- Univers
- universitate
- spre deosebire de
- utilizare
- folosind
- foarte
- volum
- a fost
- au fost
- cand
- care
- în timp ce
- OMS
- voi
- cu
- în
- Apartamente
- lume
- ar
- zephyrnet