Учёные говорят, что у них есть первые экспериментальные доказательства существования гравитонов, которые могут связать квантовую механику и теорию относительности

Фото: thequantuminsider.com

Исследовательская группа под руководством китайских учёных предоставила первые экспериментальные данные, намекающие на существование гравитонов, теоретических частиц, которые, как полагают, опосредуют силу гравитации, сообщает South China Morning Post (SCMP).

Это открытие знаменует собой значительный шаг на пути к преодолению разрыва между квантовой механикой и общей теорией относительности, двумя столпами современной физики, которые остаются в значительной степени несовместимыми.

Исследование, проведенное в сотрудничестве ученых из Нанкинского университета в восточном Китае, США и Германии, включало размещение тонкого слоя полупроводника в экстремальных условиях. Охладив полупроводник почти до абсолютного нуля и приложив магнитное поле в 100 000 раз сильнее, чем у Земли, команде удалось заставить электроны полупроводника двигаться в унисон. Это коллективное движение заставило электроны вращаться в соответствии с предсказаниями о гравитонах, хотя и не подтвердило непосредственное существование частицы.

«Наша работа продемонстрировала первое экспериментальное подтверждение существования гравитонов в конденсированном веществе с тех пор, как эта неуловимая частица была концептуализирована в 1930-х годах», — заявил Ду Линцзе, ведущий автор исследования из Нанкинского университета, государственному информационному агентству Синьхуа, как сообщает SCMP.

Гравитон, если он существует, теоретически не имеет массы и способен двигаться со скоростью света, воплощая силу гравитации. Тем не менее, его прямое наблюдение до сих пор ускользало от учёных, если исследование команды подтвердится. Недавние результаты связаны с феноменом возбуждения, обнаруженным в 2019 году, когда Ду работал научным сотрудником в Колумбийском университете. Это явление заставило физиков-теоретиков предположить возможность обнаружения гравитонов.

Успех эксперимента стал результатом международных усилий. Высококачественные образцы полупроводников были подготовлены исследователями Принстонского университета, а сам эксперимент проводился на уникальной установке, построенной за три года Ду и его командой. Эта установка позволила команде работать при температуре минус 273,1 градуса по Цельсию и улавливать возбуждения частиц с частотой всего 10 гигагерц, определяя их вращение.

Использование плоского листа полупроводника из арсенида галлия, подвергнутого этим экстремальным условиям, выявило явление, известное как квантовый эффект Холла. Это не только демонстрирует тонкости проведения высокоточных экспериментов, но также преданность делу и трансграничное сотрудничество для улучшения нашего понимания Вселенной.

Как сообщили в ГКМП, имеется большое количество имокатов. Подтверждение существования гравитонов не только подтвердило бы давнюю гипотезу, но и позволило бы по-новому взглянуть на фундаментальные силы, управляющие нашей Вселенной. Исследование представляет собой мост между макроскопической областью общей теории относительности и микроскопическим миром квантовой механики и может раскрыть многие загадки современной физики, которые могут привести к другим достижениям.

Однако работа еще предстоит, и эта работа не будет тривиальной.

«На создание экспериментального устройства у нас ушло три года. Это было очень сложно, и мы справились», — сказал Ду новостной службе. «Мы с нетерпением ждем возможности использовать его для продолжения охоты за гравитонами. Будем надеяться, что это приведет к более передовым открытиям на квантовом фронте».

Источник