Венские физики обнаружили возможный астрономический сигнал квантовой гравитации на масштабах галактик

Группа исследователей из Венского технического университета предложила свежий подход к одной из ключевых задач современной физики — объединению квантовой механики и общей теории относительности. Если пространство-время подчиняется квантовым законам, то пути частиц будут отличаться от тех, что предсказывает теория Эйнштейна, и эти расхождения могли бы проявляться не только на планковских длинах, но и на огромных космических масштабах. Результаты опубликованы в журнале Physical Review D.




Авторы отмечают, что на сегодняшний день существует множество конкурирующих концепций квантовой гравитации — от струнных моделей до петлевых подходов и идей асимптотической безопасности — но нет единого измеримого признака, который позволил бы выбрать среди них. В своей работе ученые предлагают потенциальный такой признак. В привычной классической картине движение тел определяется геодезическими — траекториями, которые экстремизируют расстояние в изогнутой структуре пространства-времени. При переводе метрики в квантовую переменную её характеристики становятся «размазанными», и привычные пути меняют свои свойства.

Исследователи впервые выполнили квантование для сферически симметричного поля тяготения и вывели модифицированные уравнения движения, которые они обозначают как q-геодезы. Математические оценки показывают: в отсутствии космологической постоянной отклонения от классических геодезических чрезвычайно малы — порядка 10^−35 м — и недоступны современным экспериментам. Однако при включении космологической постоянной, связанной с темной энергией, эффект заметно усиливается: на расстояниях порядка 10^21 м траектории частиц уже существенно расходятся с предсказаниями общей теории относительности.

В пределах Солнечной системы такие поправки практически незаметны, но на космологических масштабах они могут иметь существенные последствия. Это как раз те расстояния, где наблюдаются основные нерешённые вопросы космологии — нетипичные кривые вращения галактик, трудности с распределением массы и ограниченное понимание природы тёмной энергии. Авторы полагают, что если аналогичные выводы подтвердятся для более сложных гравитационных конфигураций, появится новый инструмент для проверки моделей квантовой гравитации по астрономическим данным. По мнению команды, это может стать первым наблюдаемым следом квантовой гравитации, который стоит искать в картах крупномасштабной структуры Вселенной.

Читайте также: