Квантовая теория гравитации (КТГ). Гравитон
Квантовая теория гравитации (КТГ)- квантовополевая теория гравитационного взаимодействия. Квантовая теория гравитации основана на квантовании гравитационного поля, которое описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В случае слабого гравитационного поля метрический тензор искривленного пространства-времени равен обычному метрическому тензору плоского псевдоэвклидового пространства-времени плюс безмассовое поперечное тензорное поле, соответствующее гравитационным волнам.
(2.114)
где - метрический тензор пространства времени Минковского, . В первом приближении ОТО сводится к к релятивисткой теории свободного безмассового поперечного тензорного поля -гравитационных волн- в плоском пространстве-времени. В квантовой теории величины и становятся операторами. Стандартная процедура квантования показывает, что гравитационые волны можно рассматривать как поток квантов - гравитонов.
Гравитон- квант гравитационного поля, безмассовая нейтральная частица с нулевой массой покоя и спином 2 (в единицах h). Спиральность гравитона, т.е. проекция спина гравитона на направление импульса гравитона, равна = + 2,-- 2. Гравитоны, подчиняются статистике Бозе, и могут неограниченно накапливаться в одном квантовом состоянии, образуя бозе-конденсат, который представляет собой классическую гравитационную волну. См. табл.2.6.
Гравитон могут рассеиваться друг на друге: g + g → g + g .Сечение рассеяния гравитона на гравитоне: ~ L2 (E/mc2)2 ~ 10 -67 см2. Теоретически вводятся: характерная масса Планка mП = (hc/G)1/2 = 10 –5 г. Энергия покоя массы Планка mП c2 = 1,2 10 19 Гэв. Длина волны Комптона для массы Планка L = h mп = 10 – 33 см («квант пространства»). Планковское время tп = L/c = 10 – 43 сек («квант времени»).
Другим возможным процессом является двухгравитонное рождение пары частица-античастица негравитационного поля, например: g + g → (e-) + (e+).Таким образом, на квантовом уровне обнаруживается взаимопревращаемость всех видов материи, включая гравитационное поле. Гравитация универсально взаимодействует с любой формой энергии, в том числе с вакуумной энергией, которая проявляется в уравнениях Эйнштейна в виде космологической постоянной (ламбда-член).
Экспериментально гравитоны не наблюдались. Имеются отдельные косвенные наблюдения гравитационных волн на работающих экспериментальных установках.
В настоящее время (2009 г.) предполагается существование новой формы материи в виде «темной энергии», обладающей антигравитацией (отталкиванием), т.е. отрицательным гравитационным зарядом, (Не следует путать антигравитацию с античастицами, например, позитроном).
Если «выключить» гравитационное взаимодействие, то исчезнет крупномасштабная «пенная» структура Вселенной, а также галактики, звезды, планеты. Частицы и тела перейдут в состояние невесомости, атомы, молекулы и тела сохранятся.
Свойства четырех взаимодействий приведены в табл.2.6 и характеристики квантов полей в табл.2.7
Табл.2.6
Взаимодействие | Радиус действия см | Время действия сек | Сечение мбарн = 10-27 см 2 | Константа взаимо- действия |
Сильное | 10-13 | 10-23 | ||
Электромаг- нитное | 10-20 10-16 | 10-3 | 10-2 | |
Слабое | 2 10-16 | >10-12 | 10-11 | 10-5 |
Гравитационное | 10-40 | 10-12 |
Характеристики квантов физических полей
Табл.2.7
Название | символ | спин | Эл заряд | Масса покоя | Спираль ность | Цветовой Заряд |
Глюоны (кванты сильного поля) | g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 | к з к с з к з с с к с з (1/2)(кк-зз) (1/6)(кк+зз-2сс) | ||||
Фотон (квант электро- магнитного поля) | γ | +-1 | ||||
Кванты слабого поля: W +бозон | W+ | +1е | 80,4 Мэв | |||
W -бозон | W- | - 1е | 80,4 Мэв | |||
Z0 бозон | Z0 | 91 Мэв | ||||
Гравитон (квант гравитац поля) | g | Не обнаружен |
Примечание: Условный цветовой заряд кварков к –красный, с-синий, з- зеленый.
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 1298;