Sciencemag.cz
Doporučujeme
Možnost studovat v laboratoři když už ne přímo gravitony, tak alespoň částice graviton, nějak analogické, by mohla pomoci vyplnit mezery mezi kvantovou mechanikou a obecnou teorií relativity.
Vědci z Kolumbijské univerzity, Nanjing University, Princetonu a Munsterské univerzity nyní představili první experimentální důkaz kolektivních excitací se spinem, tzv. chirálních gravitonových módů (CGM), v polovodičovém materiálu. Zdá se, že CGM je podobný gravitonu, dosud neobjevené elementární částici, přenašeči gravitační síly (PH: objeveny byly gravitační vlny; obdoba toho, kdybychom znali světlo, ale ještě ne fotony).
Vědci identifikovali částice CGM v kondenzované látce, tzv. kapalině s frakčním kvantovým Hallovým jevem (FQHE, fractional quantum Hall effect). Kapaliny FQHE jsou systémem silně interagujících elektronů, které se vyskytují ve dvou rozměrech při vysokých magnetických polích a nízkých teplotách. Elektrony ve FQHE podléhají tzv. kvantové metrice, která podle předpovědi dávala vzniknout CGM působením světla.
Jedna z technik pro výzkum těchto jevů se nazývá nízkoteplotní rezonanční nepružný rozptyl, který měří, jak se fotony rozptylují při dopadu na materiál. Autoři nové studie upravili tuto techniku tak, aby používala kruhově polarizované světlo. Když polarizované fotony interagují s částicí, jako je CGM, která také rotuje (respektive má chiralitu), změní se následně světlo výraznějším způsobem, než kdyby interagovalo s jinými typy módů (poznámka: snad alespoň trochu pochopitelné to je?).
Autoři výzkumu pozorovali fyzikální vlastnosti předpovězenými kvantovou geometrií pro CGM, které tyto navíc sdílení s gravitony. Snad tedy bude možné gravitony zkoumat i takto nepřímo, v laboratoři, bez nutnosti analyzovat kosmické události o vysokých energiích, jako jsou srážky černých děr.
Nová technika rozptylu fotonů by se mohla uplatnit i pro studium dalších systémů, kde se předpokládají jedinečné vlastnosti kolektivních částic (kvazičástic, excitací…), jako jsou supravodiče.
Jiehui Liang et al, Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07201-w
Zdroj: Columbia University Quantum Initiative / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Snad se tímto způsobem podaří změřit i případnou hmotnost gravitonu m₀>0. Podle experimentů LIGO-VIRGO by měla být okolo m=3,14.10⁻⁵⁹ kg. Podle mne m=10⁻⁶⁸ kg. To by ovšem znamenalo slábnutí gravitace v extrémních vzdálenostech okolo 4 miliard světelných let (ly).