Graviton

Graviton Általános tulajdonságok
Osztályozás Boson
Fogalmazás Alapvető
Csoport Gauge boson
Fizikai tulajdonságok
Tömeg 0 (elméleti)
≤ 6,76 × 10 −23  eV / c 2 (kísérleti)
Elektromos töltő 0
Spin 2
Élettartam Stabil
Történelmi
Felfedezés Hipotetikus

A graviton egy hipotetikus elemi részecske, amely a gravitációt továbbítja , a legtöbb kvantum gravitációs rendszerben megjósolva . Ezért ez lenne a gravitációs erő kvantuma . A mindennapi nyelvben elmondhatjuk, hogy a gravitonok a gravitáció hírnökei, vagy az erő hordozói. Ennek az erőnek a megvalósításához példát vehetünk egy csúzlira, amely a követ megtartó húrral (graviton) rendelkezik. Minél több van egy gravitációs mezőben, annál erősebb ez a mező.

Genezis

A graviton szót tanúsítják 1934 : első előfordulása Blokhintsev és Gal'perin cikkében jelenik meg.

A gravitonokat a kvantumtérelmélet keretein belüli interakciók reprezentációjának sikerességét követően feltételezték más területeken. Például kvantumelektrodinamika magyarázza nagyon pontosan minden elektromágnesesség , a makroszkopikus tartomány a mikroszkopikus domain, a cseréje fotonok részecskék közötti felruházott elektromos töltések. Így a kicserélt fotonok felelősek az elektromos és mágneses erőkért.

Tekintettel a kvantummechanika nagy sikerére az univerzumban az alapvető erőket képviselő egyéb kölcsönhatások leírásában , természetesnek tűnt, hogy ugyanazok a módszerek működhetnek a gravitáció leírására.

Jellemzők

A gravitációs interakció jellemzőinek való megfelelés érdekében a gravitonoknak mindig vonzó interakcióhoz kell vezetniük, végtelen hatótávolsággal és korlátlan számmal kell rendelkezniük. Quantically, ez azt jelenti, hogy ez egy bozon a nulla tömegű , a centrifugálás értéke 2, és a helicitás egyenlő a ± 2. Ami azt jelenti, hogy azok luxons részecskék mozog a fény sebessége . A graviton spinje nem fél egész szám, mert ha ez így lenne, akkor nem lenne interferencia a cserének megfelelő amplitúdók vagy a graviton cseréjének hiánya között. A graviton nem egység (1) és nem páratlan (1, 3, 5  stb. ), Mert ha így lenne, a gravitáció taszító lenne. Ez nem nulla spin (0), mert ha így lenne, a gravitáció nem párosulna a fotonokkal. A graviton 2 spinje a gravitációs hullámok kvadrupoláris jellegéhez is kapcsolódik .

Az elméleti szakemberek úgy vélik, hogy a gravitáció és a kvantummechanika kell közelíteni, vagy összeolvad skálán mérete 10 -35  m , hogy tartsa be a szimmetriasértés a Lorentz , de a legjobb a jelenlegi eszközök nem tájékoztatják éri el a 10 - 19-  m .

Einstein elméletének egyes kiterjesztései szerint a graviton tömege nem nulla lehet. Kísérletileg két különböző módszerrel bebizonyosodott, hogy ez a lehetséges tömeg kisebb, mint 7 × 10–23  eV / c 2 , vagyis 10 28- szor kisebb, mint az elektron tömege .

Graviton és általános relativitáselmélet

Az általános (nem kvantum) relativitás összefüggésében a gravitációs kölcsönhatásnak nincs vektorábrázolása, mint a másik három erőnek . Valójában ezután összeolvad a téridő membránjával  : az általános relativitáselmélet paradigmájában a tömegek már nem vonzzák egymást: egyszerűen követik a világűrben elosztott tenzor energiaimpulzus által rendezett téridő geodéziáját . Ebben az összefüggésben nincs szükség egy részecskére a gravitáció átadására, ami a világegyetem „alakjának”, pontosabban lokális deformációinak rejlik. Ez indokolja, hogy az űr pontos helyén a különböző tömegű testek szigorúan ugyanazt a pályát fogják követni ( külső erők beavatkozása hiányában  : például elektromágneses vagy sokkok).

A legkorszerűbb

Sok próbálkozás ellenére a gravitont nem figyelték meg, sőt elméletileg sem határozták meg pontosan. A mai napig nem sikerült minden kísérlet a kvantumgravitáció egyszerű elméletének létrehozására . A Higgs-bozon (vagy felfedezőinek nevéből származó BEH-bozon: Brout, Englert és Higgs) felkutatása, egy másik bozon, amely bármely fermion tömegének alapjaként szerepel - miközben a graviton képezné a gravitációs erő vektorát - összpontosítva elején XXI th  században az erőfeszítéseket a szakmai közösség alapkutatás . A Higgs-bozont a CERN- ben fedezték fel , a bejelentést ekkor tették2012. július 4.

A graviton mint részecske létezéséről vita folyik: a graviton csak "gyakorlati számítási közvetítő" és "  ál-részecske  " lehet .

A bemutatásának alapvető nehézsége abban rejlik, hogy a tömegek mindegyike pozitív, a hatások végtelen távolságban és határozott képernyőhatás nélkül érezhetők: egy hipotetikus graviton és annak kiemelésére szolgáló készülékkel való kölcsönhatása megfulladhat. óriási és egyetemes háttérzajban. A bozon kimutatásának egyetlen módja az lenne, ha olyan eseményeket keresne, ahol a tesztobjektum mozgása vagy energiája eltérően változik, mint amit az általános relativitáselmélet megállapít , de a kvantum gravitáció egyik alapelve az , hogy l időre hagyja magát megtalálja az általános relativitáselméletnek megfelelő összes kísérleti ismeretet .

A húrelméletben és a branár kozmológiában a graviton fontos helyet foglal el. Mivel ezt egy zárt zsinór generálja , ezért nem lehet csapdába esni egy D-sínben . Ez azt jelenti, hogy a gravitációs erő révén lehetővé válik más D-siklók létezésének bemutatása.

A graviton gravitációs hullámokkal is társul , például olyanokkal, amelyeket a VIRGO interferométerrel detektáltak , vagy amelyek nagyobb hullámhosszúságúak, és amelyek detektálása a LISA the ESA űrprojekt célja .

A gravitont nem szabad összetéveszteni a Higgs-  bozonnal: az elsőt Bluck kvantumelmélete feltételezte, hogy megmagyarázza a gravitáció térbeli terjedését, míg a második a standard modellben jelenik meg (amely különösen a kvantumelméleten, de a speciális relativitáselmélet) megmagyarázni miért van egyes részecskéknek tömege, másoknak nincs.

A népi kultúrában

A gravitont többször említik és használják a Star Trek kitalált művekben .

A részecskét gyakran használják mesterséges gravitációra a föderációs hajókon, a gravitációs lemezeknek köszönhetően, amelyek homogénen diffundálják a gravitonokat. A navigációs terelő , az edény elengedhetetlen eszköze, amely minden részecskét előre tol, gravitonokat bocsát ki, amikor szükséges lehet használni őket.

A "Graviton Technology" a Halálcsillagok (EDLM / RIP) előállításához szükséges technológia az Ogame webböngésző játékban.

A Blanga mangában gravitonokat, pusztító fegyvereket bocsátunk ki! és Sidoniai lovagok Tsutomu Nihei írótól.

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (en) L. Bernus, O. Minazzoli, A. Fienga, M. Gastineau, J. Laskar és P. Deram, „  A graviton tömegének korlátozása a Planetary Ephemeris INPOP-val  ” , Physical Review Letters , vol. .  123, n o  16,2019. október 18Pont n o  161.103 ( DOI  10,1103 / PhysRevLett.123.161103 ).
  2. (in) John Stachel , "Bevezetés" , Tian Yu Cao, koncepcionális alapjait kvantumtérelméleti , Cambridge, Cambridge University Press ,2004, XIX -399  p. 26  cm ( EAN  9780521602723 , OCLC  468.416.635 , értesítést BNF n o  FRBNF37548746 , DOI  10,1017 / CBO9780511470813 , SUDOC  113.356.293 , online prezentáció , olvasható online ) , p.  169.
  3. (in) Helge Kragh , Quantum generáció: a fizika történetében a huszadik században , Princeton, Princeton University Press , ki al. ,2002. március, 2 nd  ed. ( 1 st  ed. Október 1999), XIV -494  o. , 24  cm ( EAN  9780691095523 , OCLC  492973682 , SUDOC  087468530 , online prezentáció , online olvasás ) , p.  411.
  4. (in) Carlo Rovelli ( av.-prop. James Björken), Quantum Gravity , Cambridge, Cambridge University Press , coll.  "Cambridge-i monográfiák a matematikai fizikáról",2004. november, 1 st  ed. , XXIII -455  p. , 26  cm ( EAN  9780521837330 , OCLC  492974519 , DOI  10.1017 / CBO9780511755804 , SUDOC  082005435 , online prezentáció , online olvasás ) , p.  398.
  5. (RU) "  Гипотеза нейтрино и закон сохранения энергии  " , Под знаменем марксизма , n o  6,1934, P.  147-157.
  6. Bernard Pire , "  graviton  " , az Encyclopædia Universalis [hozzáférés : 2017. április 30. ].
  7. Entry "  graviton  " a francia szótárak [online], az oldalon a Larousse közzétételével [megközelíthető 30-április 2017] -ig.
  8. Roger Penrose (  angolból Céline Laroche fordításában ), Az univerzum törvényeinek felfedezése: a matematika és a fizika csodálatos története [„A valóság útja: teljes útmutató a világegyetem törvényeihez»], Párizs, O. Jacob , coll.  "Tudományok",2007. augusztus, XXII -1061  p. , 24  cm-es ( EAN  9782738118400 , OCLC  209.307.388 , nyilatkozat BNF n o  FRBNF41131526 , SUDOC  118.177.311 , olvasható online ) , p.  529.
  9. Jean-Pierre Provost , Bernard Raffaelli és Gérard Vallée , Matematika a fizikában: fogalmak és eszközök , Malakoff, Dunod , koll.  - Sup. / matematika ",2019 január, 1 st  ed. , XIV -366  p. 25  cm ( EAN  9782100790234 , OCLC  1083672225 , értesítést BNF n o  FRBNF45652597 , SUDOC  233.556.478 , online prezentáció , olvasható online ) , p.  50.
  10. Barrau és a gabona 2016 , §  5.5.2 , p.  93.
  11. Interjú Alan Kosteleckyvel , Cécile Bonneau, Science et Vie , n °  1068, 2006. szeptember, 62. oldal.
  12. (en) B. P. Abbott és mtsai. , „  GW170104: Gravitációs hullámok megfigyelése 50 napos tömegű bináris fekete lyuk koaleszcenciából a redshif 0.2-nél  ” , Physical Review Letters ,1 st június 2017( DOI  10.1103 / PhysRevLett.118.221101 ).
  13. "Az új eredmények azt mutatják, hogy a CERN-ben felfedezett részecske egy Higgs-bozon" a press.web.cern.ch (CERN Sajtóiroda) 2013. március 14-i sajtóközleményében (elérhető: 2014. augusztus 29.)
  14. Vanhove 2019 , a gravitációs mező kvantuma .
  15. Michel casse ( pref.  Hubert Reeves ), Du vide et de la létrehozását , Párizs, O. Jacob , coll.  "Tudományok",1993. szeptember( repr. 2001. március), 1 st  ed. , 314  p. 24  cm ( EAN  9782738102171 , OCLC  29322595 , értesítést BNF n o  FRBNF35595820 , SUDOC  002.981.521 , online prezentáció , olvasható online ) , §  52 , p.  195-196.
  16. Michel Le Bellac ( pref.  Thibault Damour ), Relativitások: tér, idő, gravitáció , Les Ulis, EDP ​​Sciences , koll.  "Bevezetés a"2015. április, 1 st  ed. , XIV -218  p. , 24  cm-es ( EAN  9782759812943 , OCLC  910.332.402 , nyilatkozat BNF n o  FRBNF2759812944 , SUDOC  185.764.118 , online bemutatót , olvasható online ) , §  8.2 , p.  144, n.  6..

Lásd is

Bibliográfia

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek