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苏州炒股配资 网 2020-07-13 450 10

引力子存在吗? 科学家把难题交给了黑洞归并

 

来源:科技股票

长江期货一颗苹果砸到了牛顿的脑壳,于是牛顿发明了万有引力定律。想必这个传说各人都曾听过。小到苹果着落,大到天体相互吸引,宇宙中引力无处不在。在量子力学中,我们所“熟知”的、无形的引力,可能是由粒子组成。

近日,一项发表在《物理配资公司 快报》的研究指出,在两个黑洞归并而导致的引力波碰撞中,可以通过观测引力子转化为光子的征象,来探求引力子。引力子是什么?引力波的碰撞如何帮助我们探求引力子?证实引力子的存在对于我们有何意义?近日,记者就上述问题采访了相干专家。

“三缺一”的相互作用粒子

引力子是什么?

“宇宙中存在4种相互作用:电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用以及万有引力相互作用。科学家推测,这些相互作用都是由信使前言粒子通报的。电磁力由光子通报,弱相互作用的前言粒子是中心玻色子,强相互作用的前言粒子是胶子。以是,引力如果可以量子化,其前言粒子就是我们所说的引力子。”重庆邮电大学理学院博士余耀表示。

长江期货1913年,爱因斯坦提出了万有引力场论,认为任何带有质量的物体周围都存在引力场,引力场是通过引力波来流传的,而引力波的流传前言正是引力子。2016年,人类在两个黑洞碰撞、归并的历程中,初次直接探测到引力波,爱因斯坦在广义相对论中配资公司 引力波的预言已经被证实。然而时至本日,人们却没能找到引力子。

为何引力子这么难找?

“在现实观测中,难以对引力的量子效应举行有用探测。”重庆邮电大学理学院副教授潘宇向科技股票 记者解释说,目前,其他三种相互作用力的通报粒子均已被证实,但引力的量子效应还没有探测到,以是迄今仍未有可以或许证实其存在的直接证据。

长江期货如果引力是由引力子组成,那么引力子是如何“事情”的?

长江期货“在量子理论的框架下,全部力都是通过‘信使’通报动量和能量,这些‘信使’就是力所对应的流传子。在宏观角度上,引力作用可以改变物体的动量和能量,所对应的微观理论就是,物体‘吃掉’或‘吐出’引力子来改变其动量和能量。”四川大学物理学院教授王鹏提出了一个形象的比喻。

黑洞是它的“老朋友”

在黑洞中探求引力子,实在并非新鲜事。

美国普林斯顿大学物理学家托尼·罗斯曼和美国哈佛大学福德学院的斯蒂芬·鲍恩就曾经提出过利用黑洞探求引力子。

长江期货黑洞并非是只“贪得无厌”的吞噬猛兽。根据霍金辐射理论,黑洞会因向外辐射而丧失质量。根据罗斯曼和鲍恩的计算,霍金辐射中的百分之一是以引力子的情势出现。他们表示,最有可能发明引力子的地方,就是宇宙大爆炸时极度条件下形成的微型黑洞。但在宇宙演化进程中,小质量黑洞的霍金辐射渐渐削弱,难以依附这些微弱的信号探求引力子。

在此次最新研究中,美国加州大学圣巴巴拉分校物理学家雷蒙德·索耶提出了一种新的机制,即在某些特定的情况下,引力子可以或许转化为大量的光子,可能比此前预测的要多出许多。

早期研究表明,其他无质量粒子在大量存在时会突然改变自身状态(被称为量子破碎征象),索耶借助计算机模子研究了引力子是否也遵照同样的模式。其模拟结果是肯定的:当引力子聚集密度足够高时,其中一些会变化为光子。

但通过引力子转化为光子来探求引力子存在的证据并非易事。虽然从理论上来讲,引力子是可以转化为光子的,但其概率很小。如安在实验室中“创造”这个小概率事件,甚至提高引力子转化为光子的效率,就成了重中之重。

长江期货为此,索耶建立了一个简化的模子——模拟在两个黑洞归并时,引力波的碰撞情况。该模子的预测结果显示,引力波的碰撞可以产生大量的射电频率光子。在这一转化历程中,越强力的引力波所需要的时间就会越长,这就意味着观测时间也越多,通过这类观测证实引力子存在的可能性就越高。

或与暗能量有关

为何难以探寻的引力子,却备受科学家的青睐?

长江期货20世纪90年代后期,天文学家发明宇宙正在加速膨胀。为解释这一征象,科学家提出宇宙中存在一种暗能量驱动宇宙加速膨胀。然而根据理论预测,暗能量应该比天文学家目前观测到的宇宙膨胀加速征象所需要的能量要大得多。但如果宇宙根据这个“脚本”走下去,会在恒星和星系形成前就分崩离析。如今我们仍然可以或许平安无事,显然这一推测并不切合现实。

长江期货2010年,美国凯斯西储大学宇宙学家克劳迪娅·德拉姆提出了一个观点——如果引力子会吞噬暗能量,那么宇宙就会以一种“可以接受”的速率加速膨胀。

长江期货引力子不仅可以或许帮助推动暗能量的研究,甚至有科学家怀疑引力子就是暗能量。曾有人提出,引力子的自作用在大尺度下可以有斥力项存在,这一特殊的性子不仅使得它可以作为宇宙暗物质和暗能量的候选者,同时亦可能对于解释宇宙的组成及演化起到一定的积极作用。

不外此次研究只是基于理论模子的探索,间隔真正观测到引力子还差很远。索耶也表示,想要探测引力波碰撞产生的光子信号,可能需要一个基于空间的射电天文台。王鹏表示,这项研究的紧张意义之一,在于让人们存眷到引力子转化为光子这一征象。

许多科学家都信赖,引力子的发明只是时间的问题。一旦发明,量子理论研究将实现突破性发展。


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