211service.com
Gravitacija, kvantiniai objektai ir lygiavertiškumo principo pažeidimai
Kaip kvantiniai objektai reaguoja į gravitaciją? Atrodo, kad tai pakankamai paprastas klausimas, tačiau teoretikai laužo galvą. Ir taip turėtų. Iki šiol atlikta analizė rodo, kad kvantiniai objektai pažeidžia pagrindinę idėją, kad gravitacinė ir inercinė masė yra tas pats dalykas, idėją, žinomą kaip lygiavertiškumo principas.
Štai tokį mąstymą šiandien išdėstė Timiras Datta iš Pietų Karolinos universiteto ir bičiulis Ming Yin: antrajame XX amžiaus dešimtmetyje Caltech grupė pradėjo mįsyti dėl elektronų inercinių savybių laidininkuose. Jie tvirtino, kad greitėjančio metalinio strypo užpakalinis galas bus neigiamai įkrautas, nes elektronai atsiliks nuo laidžiosios gardelės, kai ji pagreitės. Taip pat jie manė, kad besisukančio disko perimetras taip pat bus neigiamai įkrautas elektronais, išmestais į periferiją.
Pagal šią analizę linijinio arba radialinio pagreičio poveikis kvantiniam skysčiui yra toks pat, kaip ir Niutono skysčiui, kaip vanduo besisukančiame kibire. Richardas Tolmanas ir kiti netgi teigė, kad išmatavo šį krūvio padidėjimą.
Tačiau pagal lygiavertiškumo principą, jei pagreitis gali turėti tokį poveikį elektronams, tai gali turėti ir gravitacinis laukas.
Čia viskas tampa šiek tiek sudėtingesnė. Apskaičiuoti pusiausvyrą, kuri susidaro, kai gravitacija veikia kietą kristalą, užpildytą laidžių elektronų, nėra lengva užduotis.
Pasirodo, jei kristalas yra standus, gravitacija traukia elektronus žemyn, sukurdama mažą neigiamo krūvio sankaupą kristalo apačioje ir mažą elektrinį lauką, nukreiptą žemyn. Būtent tai reiškia lygiavertiškumo principas.
Tačiau jei kristalas yra deformuojamas, gravitacija daro didesnį poveikį grotelėms nei elektronams. Šiuo atveju gravitacija suspaudžia grotelę, sukurdama teigiamą krūvio tankį link laidininko apačios. Dabar elektrinis laukas yra keliomis eilėmis didesnis ir nukreiptas priešinga kryptimi.
Tai kelia nerimą, nes tai reiškia, kad turėtų būti įmanoma atskirti inercinį ir gravitacinį pagreitį, matuojant besikuriančio elektrinio lauko kryptį. Ir pagal bendrą reliatyvumo teoriją tai neįmanoma. Žinoma, bendrasis reliatyvumas, vienas iš kertinių šiuolaikinės fizikos akmenų, šiuo klausimu negali klysti. Taigi, kas nutiko?
Vienas akivaizdus klausimas, į kurį neatsakė (bent jau Datta ir Yin), kodėl inercinis pagreitis nesuspaudžia kristalinės gardelės taip pat, kaip gravitacinis laukas, sukurdamas tokį patį teigiamo krūvio tankį.
Tolmano ir kitų atlikti matavimai rodo, kad tokio suspaudimo nėra.
Nebent išmatavimai neteisingi. Ar gali būti, kad ši mįslė kyla tik dėl kelių klaidingų matavimų?
Jei taip, galbūt laikas kam nors juos išbandyti dar kartą.
Nuoroda: arxiv.org/abs/0908.3885 : Ar kvantinės sistemos pažeidžia lygiavertiškumo principą?