Мы, вероятно, все видели эксперимент: когда белый свет проходит через призму, он разделяется, чтобы сформировать радугу. Это вызвано тем, что белый свет – на самом деле смесь фотонов различных энергий, и чем больше энергия фотона, тем больше это отклонено призмой.
Таким образом мы могли бы сказать, что радуга возникает, потому что фотоны различных энергий ощущают ту же самую призму как наличие немного отличающихся свойств. Уже много лет подозревалось что частицы различных энергий в квантовых моделях вселенной по существу пространственно-временные модели смысла с немного отличающимися структурами. Более ранние гипотезы не были получены на основании квантовой теории, однако, но на основе предположений.
В настоящее время группа физиков из Факультета Физики, Университета Варшавы, во главе с профессором Иржи Левандовски, сформулировала общий механизм, ответственный за появление такой пространственно-временной радуги.«Два года назад мы сообщили, что в нашем кванте космологические модели, различные типы частиц чувствуют существование пространственно-временных моделей с немного отличающимися свойствами. Теперь оказывается, что ситуация еще более сложна.
Мы обнаружили действительно универсальный механизм, посредством чего ткань пространства-времени, которое чувствует данная частица, должна измениться зависящий не только от ее типа, но и даже от ее энергии», говорит профессор Левандовски.В текущем обсуждении Варшавские физики используют космологическую модель, которая содержит всего два компонента: сила тяжести и один тип вопроса. Под общей теорией относительности поле тяготения описано деформациями пространства-времени, тогда как вопрос представлен как скалярная область (самый простой тип области, где каждому пункту в космосе назначают только одна стоимость).«Сегодня есть много конкурирующих теорий квантовой силы тяжести.
Поэтому мы сформулировали нашу модель в самых общих чертах так, чтобы она могла быть применена к любому из них. Кто-то мог бы принять вид поля тяготения – который в практике означает пространство-время – который устанавливается одной квантовой теорией, и кто-то еще мог бы принять другого. Некоторые математические операторы в модели тогда изменятся, но это не изменит природу явлений, происходящих в ней», говорит студент доктора философии Андреа Дапор (подводная Физика).Модель, так разработанная, тогда квантовалась – другими словами, непрерывные ценности, которые могут отличаться друг от друга с точки зрения любого произвольно небольшого количества, были преобразованы в дискретные ценности, которые могут только отличаться определенными интервалами (кванты).
Исследование в области динамики квантовавшей модели показало удивительный результат: процессы смоделировали, использование квантовой теории на квантовом пространстве-времени, оказалось, показало ту же самую динамику как тогда, когда квантовая теория происходит в классическом непрерывном пространстве-времени, т.е. виде, мы знаем на основе повседневного опыта.«Этот результат просто удивителен. Мы начинаем с нечеткого мира квантовой геометрии, где даже трудно сказать, что время и что является пространством, все же явления, происходящие в нашей космологической модели все еще, смотрят, как будто все происходило в обычном пространстве-времени!», говорит студент доктора философии Мехди Ассанайоусси (подводная Физика).
Вещи приняли более интересный оборот, когда физики посмотрели на возбуждения в скалярной области, которые интерпретируются как частицы. Вычисления показали, что в этой модели, частицы, которые отличаются с точки зрения энергии, взаимодействуют с квантовым пространством-временем несколько по-другому – очень, как фотоны различных энергий взаимодействуют с призмой несколько по-другому.
Этот результат означает, что даже эффективная структура классического пространства-времени, ощущаемого отдельными частицами, должна зависеть от их энергии.Возникновение нормальной радуги может быть описано с точки зрения показателя преломления, стоимость которого варьируется в зависимости от длины волны света.
В случае аналогичной пространственно-временной радуги были также предложены подобные отношения: бета функция, мера степени, до которой структура классического пространства-времени отличается, как испытано различными частицами. Эта функция отражает степень неклассическости квантового пространства-времени: в условиях, подобных классическому, это близко к нолю, тогда как в действительно квантовых условиях его стоимость близко к одной.
Сегодня Вселенная находится в как будто классическом государстве, поэтому теперь коэффициент бета должен быть близким нолем, и оценки, выполненные другими группами физиков действительно, предполагают, что это не превышает 0.01. Эта маленькая стоимость для бета функции означает, что в настоящее время пространственно-временная радуга очень узкая и не может быть обнаружена экспериментально.Исследование подводных теоретиков Физики, финансируемых грантами из Национального Научного центра Польши, привело к другому интересному заключению.
Пространственно-временная радуга – результат квантовой силы тяжести. Физики обычно разделяют взгляды, что эффекты этого типа только становятся видимыми в гигантских энергиях около энергии Планка, миллионов миллиардов времен энергия частиц, теперь ускоряемых в Large Hadron Collider (LHC). Однако бета стоимость функции зависит вовремя, и в моменты близко к Большому взрыву это, возможно, было намного выше. Когда бета близко к одной, пространственно-временная радуга значительно расширяется.
В результате в таких условиях эффект радуги квантовой силы тяжести мог потенциально наблюдаться даже в энергиях частиц сотни времен, меньших, чем энергия протонов в сегодняшнем LHC.