Nakładanie kosmologicznych ograniczeń na fenomenologię grawitacji kwantowej

Opis grawitacji zgodny z zasadami mechaniki kwantowej był celem szeroko realizowanym w fizyce. Istniejące teorie dotyczące tej „kwantowej grawitacji” często obejmują matematyczne poprawki do zasady nieoznaczoności Heisenberga (HUP), która określa ilościowo granice nieodłącznie związane z precyzją wszelkich pomiarów kwantowych. Te poprawki pojawiają się, gdy rozważane są oddziaływania grawitacyjne, co prowadzi do „uogólnionej zasady niepewności” (GUP). Często używane są dwa specyficzne modele GUP: pierwszy modyfikuje HUP z korektą liniową, a drugi wprowadza kwadrat. Dzięki nowym badaniom opublikowanym w EPJ CSerena Giardino i Vincenzo Salzano z Uniwersytetu Szczecińskiego, Polska, wykorzystali ugruntowane obserwacje kosmologiczne, aby nałożyć surowsze ograniczenia na model kwadratowy, jednocześnie dyskredytując model liniowy.

GUP może wpływać na proces parowania czarnej dziury, początkowo opisany przez Stephena Hawkinga, a także może prowadzić do lepszego zrozumienia związku między termodynamiką a grawitacją. Co ciekawe, GUP wyznacza również dolną granicę skali długości, którą można sondować – poniżej tak zwanej „długości Plancka” każda koncentracja energii zapadłaby się pod wpływem grawitacji, tworząc czarną dziurę. Wcześniej liniowe i kwadratowe modele GUP były rygorystycznie testowane, porównując ich przewidywania z danymi zebranymi w eksperymentach kwantowych, nakładając ścisłe ograniczenia na ich parametry.

W swoich badaniach Giardino i Salzano porównali przewidywania modeli wszechświata pod wpływem GUP z obserwacjami zjawisk kosmologicznych, w tym supernowych i kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła. Porównania te nie były szeroko stosowane w przeszłości, ponieważ ograniczenia nałożone na parametry GUP uważano za znacznie słabsze niż te możliwe w eksperymentach kwantowych. Jednak analiza naukowców ujawniła, że ​​model kwadratowy może być bardziej rygorystyczny, porównywalny z tymi, jakie nakładają niektóre eksperymenty kwantowe. Ponadto wykazali, że korekta liniowa dla HUP generalnie nie może wyjaśnić zaobserwowanych danych. Ostatecznie wyniki te podkreślają obiecującą rolę obserwacji kosmologicznych w ograniczaniu fenomenologii grawitacji kwantowej.

###

Odniesienie

S Giardino, V Salzano (2021), kosmologiczne ograniczenia w GUP zmodyfikowanych równań Friedmanna, European Physical Journal C 81: 110, DOI 10.1140 / epjc / s10052-021-08914-2

Nota prawna: AAAS i EurekAlert! nie ponosimy odpowiedzialności za dokładność informacji prasowych zamieszczonych na EurekAlert! przez instytucje wspierające lub w celu wykorzystania jakichkolwiek informacji za pośrednictwem systemu EurekAlert.