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;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.