Fysiker har föreslagit ett sätt att testa kvantgravitation som, i princip, kan utföras av en laserbaserad, bordsförsök med nuvarande tillgänglig teknik. Även om en teori om kvantgravitation skulle övervinna en av de största utmaningarna i modern fysik genom att förena allmän relativitet och kvantmekanik, för närvarande har fysiker inget sätt att testa några föreslagna teorier om kvantgravitation.

Nu ett team med sju fysiker från olika länder, S. Dey, A. Bhat, D. Momeni, M. Faizal, A. F. Ali, T. K. Dey, och A. Rehman, har kommit på ett nytt sätt att experimentellt testa kvantgravitation med hjälp av ett laserbaserat experiment. De har publicerat ett papper om deras föreslagna test i ett nytt nummer av Kärnfysik B .

En anledning till att testa kvantgravitation är så utmanande är att dess effekter endast uppträder på mycket höga energivågor och deras motsvarande små längdskalor. Dessa extrema skalor, som ligger mycket nära Planck -skalan, är ungefär 15 storleksordningar utöver de som är tillgängliga för Large Hadron Collider (LHC), världens överlägset högsta energiexperiment.

För att hantera dessa utmaningar, fysikerna tog ett helt annat tillvägagångssätt för att nå Planck-skalans energier och längder, vilket är genom att mäta effekterna av en egenskap som kallas icke -kommutativitet.

Många föreslagna teorier om kvantgravitation, inklusive loop -kvantgravitation och strängteori, är icke -kommutativa teorier, där rymdtidens geometri är icke -kommutativ. Inom denna ram, vissa parametrar har icke -kommutativa relationer, ett begrepp som är nära besläktat med tanken på kompletterande variabler i Heisenbergs osäkerhetsprincip. En av konsekvenserna av en icke-kommutativ rumtid är att det inte finns några singulariteter, som har konsekvenser för andra områden inom kosmologi, till exempel big bang och svarta hål.

Med deras föreslagna test, fysikernas mål är att hitta experimentella bevis som stöder tanken på att rymdtid verkligen har en icke -kommutativ struktur. Att göra detta, det föreslagna testet försöker upptäcka eventuella förändringar i de konventionella kommutativa relationerna som sker i en mikromekanisk oscillator. Om dessa förändringar förekommer, de skulle indikera en icke -kommutativ struktur och producera en mätbar optisk fasförskjutning på en ljuspuls som har kopplats till oscillatorn.

Med nuvarande optiska inställningar, denna fasförskjutning kan mätas med tillräckligt höga nivåer av noggrannhet för att, enligt fysikernas beräkningar, skulle göra det möjligt att komma åt energiskalan nära Plancks längd. Genom att komma åt denna skala, experimentet kan eventuellt undersöka effekterna av icke -kommutativa teorier på energiregimen som är relevant för kvantgravitation.

"Vi förväntar oss att rymdtidens geometri är en framväxande struktur, som framgår av någon rent matematisk teori om kvantgravitation, "medförfattare Mir Faizal, professor vid University of British Columbia-Okanagan och University of Lethbridge, Kanada, berättade Phys.org . "Detta liknar geometrin hos en metallstav som kommer från atomfysik. Det har föreslagits från olika metoder för kvantgravitation att denna struktur som ligger bakom rymdtidens geometri kan representeras av icke -kommutativ geometri. Så, Vi har föreslagit ett sätt att testa denna idé med hjälp av ett opto-mekaiskt experiment. Fördelen med att ha en sådan struktur är att i det, rymdtiden kommer att vara fri från singulariteter, inklusive big bang -singulariteten. "

© 2017 Phys.org