Clasificare | Boson |
---|---|
Compoziţie | Elementar |
grup | Boson ecartament |
Masa |
0 (teoretic) ≤ 6,76 × 10 −23 eV / c 2 (experimental) |
---|---|
Sarcină electrică | 0 |
A învârti | 2 |
Durata de viață | Grajd |
Descoperire | Ipotetic |
---|
Gravitonului este o ipotetică elementară a particulelor care transmite gravitația , a prezis în cele mai multe cuantice gravitaționale sisteme . Prin urmare, ar fi cuantumul forței gravitaționale. În limbajul cotidian, putem spune că gravitonii sunt mesagerii gravitației sau purtătorii forței. Pentru a materializa această forță, am putea lua exemplul unei praști cu șirul (graviton) care ține piatra. Cu cât există mai mult într-un câmp gravitațional, cu atât este mai puternic acest câmp.
Cuvântul graviton este atestat în 1934 : prima sa apariție apare într-un articol al lui Blokhintsev și Gal'perin.
Gravitonii au fost postulați în urma succesului reprezentării interacțiunilor în cadrul teoriei cuantice a câmpurilor în alte domenii. De exemplu, electrodinamica cuantică explică foarte precis întregul electromagnetism , de la domeniul macroscopic la domeniul microscopic, prin schimbul de fotoni între particule dotate cu sarcini electrice. Astfel, fotonii schimbați sunt, prin urmare, responsabili de forțele electrice și magnetice.
Având în vedere succesul larg al mecanicii cuantice pentru descrierea altor interacțiuni care reprezintă forțe fundamentale în univers , părea firesc că aceleași metode ar putea funcționa pentru descrierea gravitației.
Pentru a îndeplini caracteristicile interacțiunii gravitaționale, gravitonii trebuie să conducă întotdeauna la o interacțiune atractivă, să aibă o rază infinită și să aibă un număr nelimitat. Cuantic, aceasta înseamnă că este un boson cu masă zero, cu rotire egală cu 2 și cu helicitate egală cu ± 2. Ceea ce înseamnă că sunt luxoni , particule care se mișcă cu viteza luminii . Rotirea gravitonului nu este o jumătate de număr întreg deoarece, dacă ar fi cazul, nu ar exista nicio interferență între amplitudinile corespunzătoare unui schimb sau absenței schimbului unui graviton. Gravitonul nu este nici de unitatea de rotație (1), nici de rotație impară (1, 3, 5 etc. ) deoarece, dacă ar fi așa, gravitația ar fi respingătoare. Nu are un spin zero (0), deoarece, dacă ar fi așa, gravitația nu s-ar cupla cu fotonii. Spinul 2 al gravitonului este, de asemenea, legat de caracterul cvadrupolar al undelor gravitaționale .
Teoreticienii cred că gravitația și mecanica cuantică trebuie să convergă sau să fuzioneze la o dimensiune a scării de 10 -35 m , pentru a observa ruperea simetriei lui Lorentz , dar cele mai bune instrumente actuale nu informează sub 10 - 19 m .
Conform unor extensii ale teoriei lui Einstein, gravitonul ar putea avea o masă diferită de zero. S-a demonstrat experimental, prin două metode diferite, că această masă posibilă este mai mică de 7 × 10 −23 eV / c 2 , adică 10 28 de ori mai mică decât masa electronului .
În contextul relativității generale (non-cuantice), interacțiunea gravitațională nu are o reprezentare vectorială, ca și celelalte trei forțe . Într-adevăr, acesta se contopește cu membrana spațiu-timp : în paradigma relativității generale, masele nu se mai atrag reciproc: ele urmează pur și simplu geodezica unui spațiu-timp ordonată de impulsul tensor- energie distribuit în univers. În acest context, nu este nevoie ca o particulă să transmită gravitația, aceasta fiind inerentă chiar în „forma” universului, sau mai exact în deformările sale locale. Acest lucru justifică faptul că, într-un loc precis în spațiu, corpuri de mase diferite vor urma strict aceeași traiectorie (în absența intervenției forțelor externe : electromagnetice, de exemplu, sau șocuri).
În ciuda numeroaselor încercări, gravitonul nu a fost observat sau chiar teoretic bine definit. Până în prezent, toate încercările de a crea o teorie simplă a gravitației cuantice au eșuat. Căutarea bosonului Higgs (sau bosonul BEH din numele descoperitorilor săi: Brout, Englert și Higgs), un alt boson prevăzut ca bază a masei oricărui fermion - în timp ce gravitonul ar constitui vectorul forței gravitaționale - focalizat la începutul XXI - lea secol eforturile comunității profesionale în cercetarea fundamentală . Bosonul Higgs a fost descoperit la CERN , anunțul a fost făcut pe4 iulie 2012.
Însăși existența gravitonului ca particulă este dezbătută: gravitonul ar putea fi doar un „intermediar de calcul practic” și o „ pseudo-particulă ” .
O dificultate fundamentală pentru demonstrarea sa constă în faptul că masele sunt toate pozitive, că efectele sunt resimțite la o distanță infinită și fără un efect de ecran ferm: interacțiunea unui graviton ipotetic cu un aparat destinat evidențierii acestuia riscă să fie înecat. într-un zgomot de fond enorm și universal. Singura modalitate de a detecta acest boson ar fi să căutăm evenimente în care mișcarea sau energia unui obiect de testare se schimbă diferit de ceea ce este stabilit de relativitatea generală , dar unul dintre principiile de bază ale gravitației cuantice este pentru timpul pe care și-l permite. găsiți toate cunoștințele experimentale în concordanță cu relativitatea generală .
În teoria corzilor și cosmologia branară , gravitonul are un loc important. Deoarece acest lucru este generat de un cablu închis , acesta nu poate fi prins într-un D-brane . Acest lucru implică faptul că prin forța gravitațională , demonstrația existenței altor D-brane ar deveni posibilă.
Gravitonului este de asemenea asociat cu undele gravitaționale , cum ar fi cele care au fost detectate de către interferometer VIRGO sau mai mare lungime de undă bine, detectarea care este scopul proiectului spațial LISA ESA .
Gravitonul nu trebuie confundat cu bosonul Higgs : primul a fost postulat de teoria cuantică a lui Bluck pentru a explica propagarea spațială a gravitației, în timp ce al doilea apare în Modelul standard (care se bazează în special pe teoria cuantică, dar și pe relativitate) a explica ce unele particule au masă și altele nu.
Gravitonul este menționat în mod repetat și utilizat în lucrarea fictivă Star Trek .
Particula este adesea utilizată pentru gravitația artificială la bordul navelor Federației datorită „plăcilor gravitaționale” care difuzează gravitonii în mod omogen. Deflectorul de navigație , un dispozitiv esențial al unei nave care împinge orice particule transmite, emite gravitonii atunci poate fi necesar să le utilizeze.
„Graviton Technology” este o tehnologie necesară pentru a putea produce Death Stars (EDLM / RIP) în jocul de browser web Ogame.
Găsim emițători de gravitoni, arme devastatoare, în manga Blame! și Cavalerii din Sidonia de autorul Tsutomu Nihei.