远处的光线暗示着时空颗粒的大小

日期:2017-04-02 08:27:31 作者:谷梁寸痄 阅读:

作者:Anil Ananthaswamy来自壮观的伽马射线爆发的光被用来对时空“粒子”的大小设定最严格的约束这个结论因为在寻求一切理论方面突破界限而受到赞扬,但也夸大了批评物理学面临的一大挑战是如何将爱因斯坦描述引力的广义相对论与量子力学结合起来,创造量子引力理论在这方面做出的最大努力包括弦理论,它认为自然界中的一切都源于10维时空中微小弦的振动,以及环量子引力(LQG),它在数学上表明了时空结构由重力场线编织而成然而,这两种方法都缺乏实验支持因此,宇宙学家一直在寻找遥远宇宙中量子引力的迹象弦理论和LQG的一个预测是时空不是平滑的,而是在非常小的尺度上“颗粒状”理论上,通过研究来自相同来源但具有不同能量的粒子,可以观察到这种粒度,看它们是否受到时空结构的不同影响在过去几年中,加那利群岛的主要大气伽马射线成像切伦科夫望远镜(MAGIC)和纳米比亚的高能立体系统(HESS)等地面望远镜已经看到伽马射线爆发的低能光子( GRB)在他们的高能量对手之前抵达虽然这可能是由于光源的发射延迟,但也可能是光子与时空结构的相互作用引起的(New Scientist,2009年8月15日,第26页)现在,一个团队使用来自欧洲航天局(ESA)运行的Integral卫星的数据来研究完全不同的影响:来自GRB的不同能量的光的偏振 2004年12月,Integral观察到有史以来最亮的GRB之一 “我们很幸运,因为GRB是在仪器的视野范围内,”法国政府在Saclay的原子能研究所CEA的Philippe Laurent说今年早些时候,天文学家使用夏威夷莫纳克亚的加拿大 - 法国 - 夏威夷望远镜估算了生成这个GRB的星系距离,距离它大约2.75亿光年现在,Laurent和他的同事们利用这些组合数据来寻找量子引力的影响一个想法是,如果时空由不可分割的晶粒组成,那么这将使光子以一种取决于其能量的方式极化这种效应会在宇宙学距离上累积,因此可以从地球上观察到然而该团队没有发现这样的影响(Physical Review D,DOI:10.1103 / physrevd.83.121301)考虑到Integral数据的极高质量,这对时空粒子的大小产生了重要的限制根据欧洲航天局的新闻稿,这意味着它们必须小于10-48米,比普朗克长度10-35米小许多个数量级,这是宇宙中最小的长度尺度然而,这个结论受到了批评在法国马赛理论物理中心研究LQG的Carlo Rovelli指出,时空晶粒不能小于普朗克长度,并说限制是“错误的”这个奇怪的结论是数据分析方式的结果,这个数据是针对一个非常具体的量子引力模型而进行的,后者已经不再受到一些理论家的青睐弦理论和LQG的主要版本都不支持这样的模型 “这一结果与[这些理论]的主要期望并不矛盾,”罗维利说劳伦特同意这项工作有局限性他承认,这并不会影响那些做出更微妙预测的理论这些仍然超出了今天的实验范围尽管如此,这项工作仍然取得了惊人的进展意大利罗马Sapienza大学研究量子引力的Giovanni Amelino-Camelia对Laurent小组的观察质量和分析感到非常兴奋他说这种工作在十年前是不可想象的,并且希望能够很快测试出更微妙的效果这项工作十年前是不可想象的,并且希望能够很快测试出更微妙的效果这将依赖于天文学家发现更远距离的GRB并研究能量分布广泛的光子 “改进的步伐远远超出十年前最乐观的预期,”Amelino-Camelia说即使罗维利也同意未来看起来很有希望 “我分享这种兴奋,