211service.com
Gravitācija, kvantu objekti un ekvivalences principa pārkāpumi
Kā kvantu objekti reaģē uz gravitāciju? Šķiet, ka tas ir pietiekami vienkāršs jautājums, taču teorētiķiem paliek kasīt galvu. Un tā arī vajadzētu. Līdzšinējā analīze liecina, ka kvantu objekti pārkāpj pamatideju, ka gravitācijas un inerces masa ir viens un tas pats, ideja, kas pazīstama kā ekvivalences princips.
Lūk, šodien Timirs Datta no Dienvidkarolīnas universitātes un draugs Mings Iņs izklāstīja domāšanu: 20. gadsimta otrajā desmitgadē Caltech grupa sāka prātot par vadītājos esošo elektronu inerciālajām īpašībām. Viņi apgalvoja, ka paātrinātā metāla stieņa beigu gals būtu negatīvi uzlādēts, jo elektroni atpaliks no vadošā režģa, kad tas paātrināsies. Tāpat viņi domāja, ka rotējoša diska apkārtmērs arī būs negatīvi uzlādēts ar elektroniem, kas izmesti perifērijā.
Saskaņā ar šo analīzi lineārā vai radiālā paātrinājuma ietekme uz kvantu šķidrumu ir tāda pati kā uz Ņūtona šķidrumu, piemēram, ūdens griežamā spainī. Ričards Tolmans un citi pat apgalvoja, ka ir izmērījuši šo lādiņa pieaugumu.
Bet saskaņā ar ekvivalences principu, ja paātrinājums var šādi ietekmēt elektronus, tas var ietekmēt arī gravitācijas lauku.
Šeit lietas kļūst nedaudz sarežģītākas. Aprēķināt līdzsvaru, kas rodas, kad gravitācija iedarbojas uz cietu kristālu, kas piepildīts ar vadošiem elektroniem, nav viegls uzdevums.
Izrādās, ka, ja kristāls ir stingrs, gravitācija velk elektronus uz leju, radot nelielu negatīva lādiņa uzkrāšanos kristāla apakšā un nelielu elektrisko lauku, kas vērsts uz leju. Tas ir tieši tas, ko paredz līdzvērtības princips.
Ja kristāls tomēr ir deformējams, gravitācijai ir lielāka ietekme uz režģi nekā uz elektroniem. Šajā gadījumā gravitācija saspiež režģi, radot pozitīvu lādiņa blīvumu vadītāja apakšas virzienā. Tagad elektriskais lauks ir par vairākām kārtām lielāks un rāda pretējā virzienā.
Tas ir satraucošs rezultāts, jo tas nozīmē, ka vajadzētu būt iespējai noteikt atšķirību starp inerciālo paātrinājumu un gravitācijas paātrinājumu, mērot veidojas elektriskā lauka virzienu. Un saskaņā ar vispārējo relativitāti tas nav iespējams. Protams, vispārējā relativitāte, viens no mūsdienu fizikas stūrakmeņiem, šajā jautājumā nevar kļūdīties. Tātad, kas ir nogājis greizi?
Viens acīmredzams jautājums, uz kuru nav atbildēts (vismaz Datta un Yin), ir tas, kāpēc inerces paātrinājums nesaspiež kristāla režģi tāpat kā gravitācijas lauks, radot tāda paša veida pozitīvā lādiņa blīvumu.
Tolmana un citu veiktie mērījumi liecina, ka šāda veida saspiešana nenotiek.
Ja vien mērījumi nav nepareizi. Vai varētu būt, ka šī mīkla rodas tikai dažu kļūdainu mērījumu dēļ?
Ja tā, iespējams, ir pienācis laiks kādam tos izmēģināt vēlreiz.
Atsauce: arxiv.org/abs/0908.3885 : Vai kvantu sistēmas pārkāpj ekvivalences principu?