Ультрарелятивистские нейтрино, выброшенные в космос во время гамма-всплесков, замедляются под действием квантовой гравитации. К такому выводу пришли физики из Италии, Польши и Норвегии, которые обнаружили семь нейтрино, прибывших на Землю позже, чем ожидалось, по сравнению с сопутствующими им гамма-лучами.
Квантовая теория проделывает фантастическую работу по описанию взаимодействий, в которых участвуют три из четырех известных сил природы. Однако сегодня нет теории, адекватно описывающей квантовую природу гравитации. Хотя были предложены теории квантовой гравитации, они, как правило, делают предсказания, которые в настоящее время не могут быть проверены экспериментом или наблюдением.
Одно из предсказаний, которое у физиков есть шанс подтвердить сегодня, заключается в том, что частицы, движущиеся очень близко к скорости света, будут терять энергию из-за квантового гравитационного эффекта. Чем быстрее движется частица, тем сильнее усиливается эффект. Хотя эффект чрезвычайно мал, если частицы создаются в результате астрофизического события на расстоянии миллиардов световых лет, совокупным результатом будет задержка, которую можно будет измерить, когда частицы прибудут на Землю.
Поздние нейтрино
Сейчас команда под руководством Джованни Амелино-Камелия из Неаполитанского университета искали этот эффект в нейтринных данных, собранных Нейтринная обсерватория IceCube. Расположенная на Южном полюсе обсерватория регистрирует нейтрино, когда они время от времени взаимодействуют в пределах кубического километра льда.
Исследователи идентифицировали семь нейтрино, которые с высокой вероятностью исходят от гамма-всплесков. Это высокоэнергетические события, которые возникают либо в результате взрыва сверхновых самых массивных звезд, либо при столкновении нейтронных звезд. Гамма-лучи от этих конкретных всплесков также были обнаружены НАСА. Гамма-космический телескоп Fermi.
Как ни странно, эти нейтрино, по-видимому, прибыли на Землю через три дня после того, как были обнаружены гамма-лучи, что позволяет предположить, что их что-то задержало. Трехдневная задержка ожидается для частиц с энергиями до 500 ТэВ. Для сравнения, для нейтрино с более высокими энергиями до 2 ПэВ потребуется 12-дневное окно задержки, которое слишком велико, чтобы однозначно идентифицировать их с конкретным гамма-всплеском.
Амелино-Камелия объясняет: «Частицы получают дополнительный вклад в свою скорость, который является отрицательным и увеличивается по величине по мере роста их энергии».
Расположение, местоположение
Однако не все убеждены. Теппей Катори из Королевского колледжа Лондона, который не участвовал в работе, указывает, что все семь нейтрино-кандидатов относятся к «каскадному типу». В результате каскадного события нейтрино попадает в обсерваторию IceCube и откладывает всю свою энергию в небольшую сферическую область, что затрудняет определение направления, откуда пришло нейтрино. Это не похоже на «событие отслеживания», которое генерирует сигнал, указывающий на точку происхождения нейтрино в космосе.
«Мы не знаем, откуда именно берутся эти нейтрино, — объясняет Катори.
Действительно, неясно даже, действительно ли гамма-всплески производят значительное количество нейтрино. Катори цитирует более ранняя работа описывая поиск нейтрино от гамма-всплесков, который не смог найти корреляцию между ними. Однако он признает, что в этом поиске не учитывались какие-либо задержки, вызванные эффектами квантовой гравитации.
В 2022 году Катори, участник сотрудничества IceCube, был научным руководителем другой эксперимент поиск эффектов квантовой гравитации в нейтрино. В частности, в этом исследовании изучалось, как квантовая гравитация может влиять на осцилляции нейтрино.
Нейтрино бывают трех разных «ароматов» — электрона, мюона и тау — и частицы могут колебаться от одного аромата к другому. Хотя эксперимент не обнаружил доказательств того, что квантовая гравитация влияет на осцилляции нейтрино, это был первый эксперимент, в котором эти осцилляции исследовались на уровне, где квантовая гравитация должна иметь значение. Таким образом, эксперимент смог наложить ограничения на модели квантовой гравитации, которые предсказывают вариации колебаний.
Значение для космологии
Если квантовая гравитация действительно замедляет нейтрино, Амелино-Камелия и Катори соглашаются, что это наблюдение станет важным шагом вперед в понимании квантовой гравитации и ее роли в эволюции Вселенной.
Однако Амелино-Камелия отмечает: «Если эффект наблюдается только для нейтрино и других частиц с полуцелым спином, то последствия для космологии могут быть незначительными».
Квантовую гравитацию вскоре можно будет проверить с помощью ультрахолодных атомов
Для Катори наиболее важным результатом подтверждения задержки является то, что физики могут использовать его для расчета величины эффекта квантовой гравитации. Это позволило бы физикам оценить конкурирующие модели квантовой гравитации и сделать следующий шаг и разработать эксперименты и обсерватории для более точного измерения эффекта.
«Между феноменологическими моделями, основанными на квантовой гравитации, и теориями квантовой гравитации все еще существует разрыв», — говорит Катори. «Я думаю, что заполнить этот пробел сложно, [но] найти какой-либо эффект, основанный на квантовой гравитации, — это первый шаг».
Поиск нейтрино от гамма-всплесков выиграет от создания IceCube-Gen2, что увеличит объем детектора до восьми кубических километров льда, что улучшит способность обсерватории определять происхождение нейтрино.
Исследование описано в Астрономия природы.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- ЭВМ Финанс. Единый интерфейс для децентрализованных финансов. Доступ здесь.
- Квантум Медиа Групп. ИК/PR усиление. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/is-quantum-gravity-slowing-down-neutrinos/
- :является
- :нет
- :куда
- $UP
- 160
- 2022
- 500
- 90
- a
- способность
- в состоянии
- AC
- Принимает
- Учетная запись
- адекватно
- влиять на
- затрагивающий
- После
- Все
- позволять
- причислены
- Несмотря на то, что
- an
- и
- Другой
- любой
- появиться
- МЫ
- AS
- At
- прочь
- назад
- BE
- , так как:
- было
- польза
- между
- миллиарды
- изоферменты печени
- но
- by
- вычислять
- пришел
- CAN
- кандидат
- не могу
- каскад
- вызванный
- сложные
- шанс
- Очистить
- сотрудничество
- Колледж
- как
- приход
- спутник
- сравненный
- сравнение
- конкурирующий
- заключение
- ограничения
- строительство
- вклад
- убежден,
- Корреляция
- Космология
- Космос
- может
- создали
- В настоящее время
- данным
- Дней
- задерживать
- Задерживается
- задержки
- депозиты
- описано
- Проект
- обнаруженный
- Определять
- DID
- различный
- трудный
- направление
- do
- приносит
- Dont
- вниз
- в течение
- земля
- эффект
- эффекты
- или
- энергетика
- расширение
- Вводит
- оценивать
- Даже
- События
- События
- все члены
- , поскольку большинство сенаторов
- эволюция
- точно,
- ожидаемый
- эксперимент
- Эксперименты
- Объясняет
- дополнительно
- чрезвычайно
- Oшибка
- фантастический
- быстрее
- заполнение
- Найдите
- обнаружение
- First
- Что касается
- Войска
- вперед
- найденный
- 4
- от
- Гамма излучение
- разрыв
- получить
- гравитационный
- вес
- Растет
- было
- Есть
- he
- High
- высший
- очень
- Как
- Однако
- HTML
- HTTPS
- ICE
- идентифицированный
- определения
- if
- изображение
- последствия
- наложенный
- улучшение
- in
- Увеличение
- информация
- взаимодействовать
- взаимодействие
- в
- включать в себя
- вовлеченный
- вопрос
- IT
- Италии
- ЕГО
- работа
- JPG
- Знать
- известный
- новее
- вести
- привело
- уровень
- легкий
- расположенный
- Лондон
- Длинное
- смотрел
- искать
- терять
- основной
- сделать
- Создание
- массивный
- макс-ширина
- проводить измерение
- измеренный
- может быть
- Модели
- БОЛЕЕ
- самых
- перемещение
- НАСА
- природа
- Возле
- отрицательный
- нейтрино
- Нейтронные звезды
- следующий
- нет
- Норвегия
- номер
- обсерватория
- of
- on
- ONE
- только
- or
- Origin
- Другое
- внешний
- Результат
- часть
- частица
- Физика
- Мир физики
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- Точка
- пунктов
- Польша
- Точно
- предсказывать
- прогноз
- Predictions
- зонд
- производит
- Произведенный
- производит
- предложило
- Квантовый
- область
- соответствующие
- требовать
- исследованиям
- исследователи
- результат
- Роли
- говорит
- Наука
- Поиск
- семь
- должен
- сигнал
- значительный
- Размер
- Замедление
- небольшой
- удалось
- Скоро
- Южная
- Space
- космический телескоп
- конкретный
- конкретно
- скорость
- Вращение
- Звезды
- Шаг
- По-прежнему
- Кабинет
- такие
- взять
- команда
- телескоп
- проверенный
- чем
- который
- Ассоциация
- их
- Их
- тогда
- теория
- Там.
- Эти
- они
- think
- этой
- три
- три дня
- миниатюрами
- в
- сегодня
- слишком
- правда
- два
- понимание
- Вселенная
- Университет
- В отличие от
- использование
- через
- очень
- объем
- законопроект
- были
- когда
- который
- в то время как
- КТО
- будете
- в
- Работа
- Мир
- бы
- зефирнет