Gravitācijas anomālija, kas redzama laboratorijas kristālā

Zinātnieki izmanto laboratorijas kristālus, lai redzētu, kā telpas laika izliekums ietekmē subatomiskās daļiņas, kas pazīstamas kā Weylfermioni. Roberta Strasera, Kīsa Šerera attēls, Maikla Bukera kolāžaDaba.


Fiziķis Johanness Gots un viņa komanda noIBM pētījumiCīrihē, Šveicē, apgalvo, ka ir novērojis efektu, ko sauc par anaksiālā -gravitācijas anomālijakristālā. Efektu paredz Einšteina vispārējā relativitāte, kas gravitāciju raksturo kā izliektu telpas laiku. Tika uzskatīts, ka nesen novērotais laboratorijas efektsbūtnovērojama tikai milzīga smaguma apstākļos - piemēram, melnā cauruma tuvumā vai neilgi pēc Lielā sprādziena. Tomēr tas ir redzams laboratorijā. Zinātniekipublicētsviņu darbsrecenzētsžurnālsDaba2017. gada 20. jūlijā.

Kas ir gravitācijas anomālija? Labs skaidrojums nāk no līdzautora Karla LandšteineraIBM pētījumu emuārs:


Simetrija ir fiziķu svētais grāls. Simetrija nozīmē, ka objektu var pārveidot noteiktā veidā, kas atstāj to nemainīgu. Piemēram, apaļu bumbu var pagriezt patvaļīgā leņķī, bet tas vienmēr izskatās vienādi. Fiziķi saka, ka tā ir “simetriska rotācijas laikā.” Kad fiziskās sistēmas simetrija ir identificēta, bieži vien ir iespējams paredzēt tās dinamiku.

Tomēr dažreiz kvantu mehānikas likumi iznīcina simetriju, kas laimīgi pastāvētu pasaulē bez kvantu mehānikas, ti, klasiskajām sistēmām. Pat fiziķiem tas šķiet tik dīvaini, ka viņi šo parādību nosauca par “anomāliju”.

Lielāko daļu savas vēstures šīs kvantu anomālijas aprobežojās ar elementāro daļiņu fizikas pasauli, kas tika pētīta milzīgās paātrinātāju laboratorijās, piemēram, Lielajā hadronu paātrinātājā CERN Šveicē ...

Bet tagad laboratorijā ir novērota kvantu anomālija.Daba teicarezultāts nostiprina jaunu uzskatu, ka tādi kristāli kā šie - kristāli, kuru īpašībās dominēkvantu mehāniskie efekti-var darboties kā eksperimentāls izmēģinājumu stends fizikas efektiem, kurus citādi varētu redzēt tikai eksotiskos apstākļos (Lielais sprādziens, melnais caurums, daļiņu paātrinātājs).





Jaunā darba līdzautors Karls Landsteiners, stīgu teorētiķis Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC, izveidoja šo grafiku, lai izskaidrotu gravitācijas anomāliju. Attēls caurIBM pētījumi.

Dabas zinātņu klasēs vienā vai otrā brīdī mūs mācaLavoisjē likums. Tajā teikts, ka nekas netiek radīts, nekas netiek zaudēts un viss tiek pārveidots. Šis likums - masas saglabāšanas likums - ir pamatzinātnes pamatprincips.

Tomēr, ielūkojoties bailīgajā kvantu materiālu pasaulē, izmantojot augstas enerģijas fiziku, šķiet, ka masas saglabāšanas likums izjūk.

Tikmēr slavenais Einšteina vienādojums,E = mc^2, liek domāt, ka masa un enerģija ir savstarpēji aizvietojamas (UNvai enerģija ir vienādamvai masa, reizesc ^ 2vai gaismas ātrums kvadrātā).


Gots un viņa komanda izmantoja Einšteina vienādojumu, lai izveidotu analoģiju: pārmaiņu siltums (UN) ir tas pats, kas masas izmaiņas (m). Citiem vārdiem sakot, Weyl pusmetāla temperatūras maiņa būtu tāda pati kā gravitācijas lauka radīšana.

Darba galvenais autors Johanness Gots paskaidroja:

Pirmo reizi mēs eksperimentāli esam novērojuši šo kvantu anomāliju uz Zemes, kas ir ārkārtīgi svarīga mūsu izpratnei par Visumu.

Darba līdzautori (no kreisās uz labo): Fabian Menges, Johannes Gooth un Bernd Gotsmann bez trokšņa laboratorijā IBM Research, Cīrihe. Attēls caurIBM pētījumi.


Veila fermionus 20. gados ierosināja matemātiķis Hermans Veils. Tie zinātniekiem jau kādu laiku ir bijuši ļoti interesanti par dažām to unikālajām īpašībām.

Šo atklājumu daudzi zinātnieki uzskata par iespaidīgu, tačune visi zinātnieki ir pārliecināti. Boriss Spivaks, Vašingtonas universitātes fiziķis Sietlā, netic, ka aksiāli gravitācijas anomālijavarētuvar novērot Veila pusmetālā. Viņš teica:

Ir daudzi citi mehānismi, kas var izskaidrot viņu datus.

Kā vienmēr zinātnē, laiks rādīs.

Diagramma, kurā parādīts Veila pusmetāls. Attēlu autors Bianguang caurWikimedia Commons.

Secinājums: IBM zinātnieki apgalvo, ka ir novērojuši aksiālās gravitācijas anomālijas ietekmi laboratorijas kristālā.