Тотальная проверка ОТО Эйнштейна на гравитационных волнах.

moralg — 21.07.2021 Общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна в отличие от Ньютоновской теории гравитации была построена не на базе данных наблюдений, а на принципах, выбранных Эйнштейном на основе его понимания промысла Всевышнего. Она успешно прошла проверку во многих наблюдениях, но проверку свойств предсказанных ею гравитационных волн (ГВ) вплоть до их открытия при слиянии черных дыр (ЧД) пройти не могла по определению.
      Но раз эти волны фиксируются гравитационными телескопами начиная с 2014 года, то их свойства должны быть проверены на соответствие ОТО Эйнштейна.
    Поэтому физики постарались...

      1. Скорость распространения гравитационных волн.
      В ОТО молчаливо подразумевается, что скорость распространения ГВ равна скорости света. Но любое теоретическое утверждение должно проверяться в экспериментах (наблюдениях).
      Четыре фиксации ГВ от слияния ЧД в 2014-17 годах определенного результата не дали. Поскольку кроме ГВ, длина которых порядка размеров США, никаких иных сигналов от слияния ЧД не наблюдалось. Что естественно. Ибо никакие фотоны не могут покинуть черную дыру. Поэтому все эти события дали лишь одно очень грубое ограничение - скорость ГВ должна быть не меньше половины скорости света. Такой ответ никого не удовлетворял.
      Однако, пятым событием оказалось наблюдение в августе 2017 года ГВ от слияния нейтронных звезд (НЗ). Сопровождавшееся гамма-всплеском и затухавшим в течении пяти дней излучением "килоновой" в оптике из области слияния НЗ. Что в конечном счете и дало искомый ответ. Каким же он оказался?
      Всего лишь через 2 дня после публикации работы о слиянии НЗ в журнале Physical Review Letters, появилась еще одна работа, опубликованная в журнале Astrophysical Journal Letters, в которой участники коллабораций LIGO и Virgo, используя данные по гравитационным волнам, испущенным при объединении двух нейтронных звезд, ограничивают разницу между скоростью распространения ГВ и скоростью света на уровне не более чем -3x10

^-15

и 7x10

^-16

от скорости света.
      В переводе на русский это означает, что скорость распространения ГВ отличается от скорости света не более чем на одну стотысячную сантиметра в секунду. Что на фоне самой скорости света в 300000 км/сек не более чем микропогрешность измерения.

      2. Внутренняя структура гравитационных волн.
      Казалось бы, что еще надо проверять? Дело в том, что помимо эйнштейновской ОТО существуют и альтернативные теории гравитации. В которых ГВ тоже распространяются со скоростью света. И хотя общественное мнение склоняется в пользу ОТО, эти альтернативные теории однозначно выкинуть в корзину истории теоретической физики пока еще было нельзя. Различие свойств ГВ в ОТО и в альтернативных теориях гравитации состоит в следующем:
      В квантовой физике говорят о дуализме волна-частица. Который легко понять из такого примера. Радиоволны длиной в сотни метров и километры никто частицами не называет, а обычный свет называют - частицами-фотонами (или квантами). Между тем их природа абсолютно одинакова - это электромагнитные волны. Только волны света в десятки тысяч раз короче сантиметра. И любой естественный цуг таких волн, состоящий из десятков колебаний электромагнитного поля воспринимается нами не как волна, а как частица - фотон. А фотон в квантовой физике (и в опыте и в теории) имеет спин = 1 (внутренний момент импульса в единицах постоянной Планка h). Такие частицы называют векторными. А если бы фотон имел спин = 0, то его назвали бы скалярной частицей.
      Из сравнения структур не квантовых теорий электромагнитного и гравитационного поля следует, что если бы удалось построить квантовую теорию гравитации на базе ОТО, то частицы, представляющие гравитационные волны имели бы спин = 2. И эти частицы (гравитоны) пришлось бы называть тензорными. А в альтернативных теориях гравитации в квантовом варианте они могли бы иметь спин или нулевой или единичный. Но зарегистрировать уже открытые ГВ как частицы не удастся, поскольку длины этих ГВ оказались порядка нескольких тысяч километров. Пришлось экспериментаторам изучать поляризацию зарегистрированных ГВ. Коих может быть пять. И из них только две - тензорные.
      Результат, о котором говорится в этой заметке и цитируемой в ней статье таков: нетензорных поляризаций в зарегистрированных гравитационных волнах не обнаружено.
      Это означает, что эйнштейновская ОТО получает очередное подтверждение.

      Р.S. Названия опубликованных заметок сериала "Эскизы Космоса" с интернет-ссылками находятся во втором сверху посте моего журнала и там разложены по тематическим рубрикам. Этих эскизов там уже более 60. Продолжение следует...

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив