211service.com
Gravitace, kvantové objekty a porušení principu ekvivalence
Jak reagují kvantové objekty na gravitaci? Zdá se, že je to dostatečně jednoduchá otázka, a přesto taková, která nechává teoretiky škrábat se na hlavě. A tak by to mělo být. Dosavadní analýza naznačuje, že kvantové objekty porušují základní myšlenku, že gravitační a setrvačná hmota jsou totéž, myšlenku známou jako princip ekvivalence.
Zde je myšlenka, jak ji dnes předložil Timir Datta na University of South Carolina a kamarád Ming Yin: Ve druhém desetiletí 20. století si skupina v Caltech začala lámat hlavu nad inerciálními vlastnostmi elektronů ve vodičích. Tvrdili, že zadní konec urychlovací kovové tyče by byl záporně nabitý, protože elektrony by se zpožďovaly za vodivou mřížkou, jak se zrychluje. Podobně se domnívali, že obvod rotujícího disku bude také negativně nabitý elektrony vymrštěnými do periferie.
Podle této analýzy je účinek lineárního nebo radiálního zrychlení na kvantovou tekutinu stejný jako na newtonskou tekutinu, jako je voda v točícím se kbelíku. Richard Tolman a další dokonce tvrdili, že toto nahromadění náboje změřili.
Ale podle principu ekvivalence, pokud zrychlení může mít tento účinek na elektrony, může to mít i gravitační pole.
Tady jsou věci trochu složitější. Vypočítat rovnováhu, která nastane, když gravitace působí na pevný krystal naplněný vodivými elektrony, není snadný úkol.
Ukazuje se, že pokud je krystal tuhý, pak gravitace táhne elektrony dolů, čímž se ve spodní části krystalu vytvoří nepatrné nahromadění záporného náboje a malé elektrické pole, které směřuje dolů. Přesně to znamená princip ekvivalence.
Pokud je krystal deformovatelný, gravitace má větší vliv na mřížku než na elektrony. V tomto případě gravitace stlačuje mřížku a vytváří kladnou hustotu náboje směrem ke spodní části vodiče. Nyní je elektrické pole o několik řádů větší a směřuje opačným směrem.
To je znepokojivý výsledek, protože to znamená, že by mělo být možné rozeznat rozdíl mezi setrvačným zrychlením a gravitačním změřením směru elektrického pole, které se vytváří. A podle obecné teorie relativity to není možné. V tomto bodě se jistě obecná teorie relativity, jeden ze základních kamenů moderní fyziky, nemůže mýlit. Co se tedy pokazilo?
Jedna zřejmá otázka, která je nezodpovězena (alespoň Dattou a Yinem), je, proč inerciální zrychlení nestlačuje krystalovou mřížku stejným způsobem jako gravitační pole a nevytváří stejný druh kladné hustoty náboje.
Měření provedená Tolmanem a dalšími naznačují, že k tomuto druhu komprese nedochází.
Pokud nejsou měření špatná. Je možné, že tento hlavolam vzniká pouze kvůli několika chybným měřením?
Pokud ano, možná je čas, aby je někdo zkusil znovu.
Ref: arxiv.org/abs/0908.3885 : Porušují kvantové systémy princip ekvivalence?