Неуловимые частицы: физики разработали эксперимент по поиску гравитонов

До сих пор гравитация остается особым фундаментальным взаимодействием, действие которого нашло объяснение только в классической, но не в квантовой физике. Если поведение сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий можно описать при помощи соответствующих частиц (глюоны, бозоны и фотоны), не исключено, что и за гравитационное взаимодействие отвечает некая элементарная частица – гравитон. Из них могут, к примеру, состоять колоссальные гравитационные волны, возникающие из столкновения сверхмассивных объектов в космосе.

Однако если существование гравитационных волн уже было экспериментально доказано, гравитоны физикам пока не попадались. Команда профессора Пиковски предложила решение, в основе которого акустический резонатор, оснащенный квантовыми датчиками для измерения энергетических состояний, https://phys.org/news/2024-08-capture-physicists-particle-gr... Phys.org.

«Наше решение похоже на фотоэлектрический эффект, который привел Эйнштейна к квантовой теории света, – пояснил Пиковски, – только вместо электромагнитных волн – гравитационные. Нюанс в том, чтобы обмен энергией между веществом и волнами происходил дискретно – чтобы поглощались и излучались отдельные гравитоны».

Для того чтобы обнаружить гравитоны, физики предлагают охладить вещество и измерить изменения энергии в один этап, а сделать это можно с помощью квантовых датчиков. Наблюдая за квантовыми скачками в веществе, можно понять, был ли поглощен гравитон. Ученые назвали свою идею «гравитационно-фононным эффектом».

Могут способствовать обнаружению гравитона и данные, собранные космической обсерваторией LIGO, наблюдающей за гравитационными волнами. С их помощью ученые рассчитывают провести перекрестную корреляцию, которая позволит изолировать отдельные частицы гравитации.

Единственная загвоздка в том, что достаточно чувствительные квантовые детекторы еще не изобретены. Команда физиков надеется, что ждать придется не долго, и уже в скором времени у них появится возможность проверить свою гипотезу.

Частица гравитон могла бы соединить общую теорию относительности с квантовой механикой, если бы ее существование было экспериментально доказано. Международная команда ученых из Германии, Китая и США пока не смогла этого сделать, но ближе всех https://hightech.plus/2024/04/02/uchenie-uvideli-pervie-priz... к этой цели — в сложном эксперименте, который готовился три года, они обнаружили электроны, которые вели себя как гравитоны.