更新的Feynman实验能否最终导致一切理论?

一个多世纪以来,物理学领域的两种主要理论一直存在不可调和的差异,科学家一直争先恐后地寻找使它们保持平衡的方法,但无济于事。1957年提出的一个实验

一个多世纪以来,物理学领域的两种主要理论一直存在不可调和的差异,科学家一直争先恐后地寻找使它们保持平衡的方法,但无济于事。 1957年由美国灯具理查德·费曼(Richard Feynman)提出的一项实验,现在正在改头换面,结果可能很重要。

牛津大学和伦敦大学学院(UCL)的科学家正在试图大修诺贝尔奖获得者的实验之一,并希望以戏剧性的方式治愈裂痕。一切都可以临近吗?这将融合所有四种物理力:重力,电磁和强和弱核力量,纳入一个固体工作理论。

到目前为止,理论物理学家史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)本人是诺贝尔奖获得者,只能结合电磁和弱核力量。正如温伯格所说的那样,最终理论将标志着我们所知道的物理学的终结。尽管一般相对论和量子力学定律在自己的领域中表现出色,但管理一个领域的某些规则不起作用,反之亦然。例如,相对论解释了与地球上或太空中的身体相关的引力。但是它在量子水平上崩溃了。

两个中子星的合并。爱因斯坦的一般相对论可以帮助我们很好地了解涉及的引力。丢失的地方在量子水平上。信用:欧洲航天局(ESA)。

当前升级到Feynman的提议着重于量子重力。关于即将到来的实验的两篇论文发表在《物理评论》杂志上。在第一批研究人员中写道:“在量子力学框架中了解重力是现代物理学中的巨大挑战之一。”已经提出了许多实验,但是事实证明,在实验室中测试量子重力非常困难。 。” Sougato Bose领导UCL团队。他告诉《物理世界》,“例如,即使两个电子之间的静电力也超过了两公斤质量之间的重力。”

这些物理学家认为,如果他们能在量子水平上检测重力,它将帮助我们更好地理解为什么它在那里如此不同,也许可以揭示我们在两种流行理论之间导航的秘密。 Feynman测试量子重力的想法围绕着被称为叠加的东西。粒子被认为立即存在于所有可能的状态或位置,直到测量为止。然后,您可以将其确切位置钉住(或速度,但不能两者兼而有之)。

Feynman推测,使用量子纠缠,可以将小质量放在引力场中,从而使其在量子水平上与该场纠缠在一起。然后,在指示质量的位置之前,物理学家将能够检测到田野的干扰。干扰本身会导致质量采取单个特定位置或形式,这将在质量与田间分离之前发生。因此,以这种方式可以检测到量子重力。紫色或高能量光子具有黄色能量的一百万倍。然而,人们认为它与空间的泡沫材料相互作用时,它的移动速度较慢。 2009年,卫星测量了中子星碰撞中的γ射线爆发。奇怪的是,在旅行了大约70亿光年之后,一双这样的光子仅在十分之秒的第二秒到达。学分:NASA Goddard太空飞行中心。

牛津研究人员Chiara Marletto和Vlatko Vedral担心,由于未直接在Feynman提出的实验中测量纠缠,因此不会提供直接的量子重力证据。牛津物理学家说,通过不量化一个而是两个质量并纠缠它们,可以直接检测到量子重力。每个质量将处于叠加状态,并纠缠在量子重力场中。 UCL物理学家添加了自己的元素,即“量子重力介体”,以纠缠群众。

为了进行实验,将将两个相同的干涉仪彼此相邻放置。这些通常将灯光分成其组成部分。但是在量子水平上,这些设备会干扰质量的量子波函数,以叠加其量子状态。如果重力在量子水平上运行,则两个质量将在每个群体留下自己的干涉仪之前纠缠。艺术家对量子纠缠的描述。信用:国家科学基金会。

Marletto博士在物理世界中解释了

我们的两个团队采取了略有不同的方法来提出该提案。我和韦德里尔(Vedral)提供了一个普遍的证明,证明了任何可以介导两个量子系统之间纠缠的系统本身必须是量子的事实。另一方面,Bose和他的团队讨论了特定实验的细节,使用两个旋转状态来创建群众的空间叠加。

无论如何,这都不是完成的交易。在研究人员能够测量量子重力的影响之前,电磁力可能会干扰纠缠。即使对重力场进行量化,量子重力也可能比科学家预期的更难检测。但是,如果确实有效,它可能会带来相当大的突破。

关于重力如何在量子水平上运行的理论很多。它可能起源于称为重力的颗粒,这将是重力载体,就像光子如何携带电磁作用一样。量子重力和弦理论具有自己的弯曲。该实验的结果可以帮助我们对量子重力进行排序,并可能导致最终理论,在此期间,这将是对宇宙的全新理解以及其所有力如何融合在一起的介绍。

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