Wpływ fal grawitacyjnych na ruch cząstek w przybliżeniu półklasycznym został w tej pracy zbadany metodami mechaniki kwantowej. W zastosowanym przybliżeniu, zwierciadła w interferometrze służące do detekcji fal grawitacyjnych można traktować jako cząstki klasyczne. Praca dotyczy możliwości detekcji w interferometrze szumu kwantowego fal grawitacyjnych pochodzących z najwcześniejszego czasu po Wielkim Wybuchu. Mierzalność takiego sygnału została wykazana przez Parikha, Wilczka i Zahariade (2020). Wykrycie takiego szumu byłoby dowodem na kwantową naturę grawitacji, wykazując istnienie cząstek przenoszących siłę grawitacji, czyli grawitonów. Byłoby to bardzo ważne odkrycie, ponieważ pole grawitacyjne jest jedynym jeszcze nie skwantowanym polem fizycznym.
W pracy wykazano, że gwałtowne przyśpieszenie ekspansji Wszechświata (inflacja) w jej początkowym stadium prowadzi do kreacji nieklasycznych fal grawitacyjnych (stany ściśnięte). Stany takie mają mały wpływ na dynamikę cząstek ale produkują duży szum. W pracy wyprowadzono równanie stochastyczne cząstki w polu fal grawitacyjnych i jawną postać szumu grawitonów.
Na ilustracji (źródło: Wikipedia) pokazane są interakcje między wszystkimi cząstkami w Modelu Standardowym, w tym hipotetycznym obecnie grawitonem. Bozony otrzymały żywe kolory, a fermiony, neutralne odcienie. Cząstki masywne są reprezentowane przez kule z gradientem cieniowania 3D. Cząstki bezmasowe są reprezentowane przez koła z pełnym wypełnieniem. Linie reprezentują fundamentalną interakcję między dwiema cząstkami tworzącymi punkty końcowe, a pętle reprezentują samooddziaływanie. Układ został określony poprzez wybranie najbardziej symetrycznego wyniku układów skonstruowanych metodą prób i błędów po ustaleniu zbioru „reguł”: linie mogą się przecinać, ale nigdy nie przecinają węzła (cząstki), a linie muszą być proste, bez żadnych krzywizn (z wyjątkiem pętli reprezentujących wzajemne interakcje).
Dodała: Joanna Molenda-Żakowicz
Pełnomocnik Dziekana ds. promocji i kontaktów z mediami
