FoodPro Preloader

Ras mellom to fotonger slutter i et slips


Av Ron Cowen of Nature magazine Et løp mellom to energiske fotoner som begynte for mer enn 7 milliarder år siden og spannet halvparten av kosmos, er avsluttet i en virtuell dødsvarm. Resultatet, hvis det står opp til granskning, vil stramme grensene, foreslått av noen teorier, om hvordan "klumpete" romtid kan være. Arbe

Av Ron Cowen of Nature magazine

Et løp mellom to energiske fotoner som begynte for mer enn 7 milliarder år siden og spannet halvparten av kosmos, er avsluttet i en virtuell dødsvarm. Resultatet, hvis det står opp til granskning, vil stramme grensene, foreslått av noen teorier, om hvordan "klumpete" romtid kan være.

Arbeidet, som skal presenteres 11. januar på det 21. århundre i det amerikanske astronomiske samfunn i Austin, Texas, ved Robert Nemiroff fra Michigan Technological University i Houghton og hans kollegaer1, bygger på en analyse av en kortvarig, kraftig stjerneleksplosjon kjent som en -ray burst som ble registrert av NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope i mai 2009 og kalt GRB 090510A. Studien fokuserte på to fotoner, en med en energi på 25 gigaelectronvolts (GeV) og en annen på ca. 1, 5 GeV, som ble separert med bare 0, 00136 sekunder.

Forutsatt at fotonene ble utgitt samtidig, ville dette bety at lysets hastighet ikke kan variere med mer enn syv deler i en milliard billioner, en grense som ligner den som ble funnet ved hjelp av lavere energifotoner fra en annen -ray-briste registrert for ti år siden av astronomen Brad Schaefer, så på Yale University i New Haven Connecticut, rapporterer laget.

Klumpete plass

I noen teorier om kvantvektighet er romtid ikke jevnt kontinuerlig, men består av grunnleggende enheter eller korn mindre enn en trillionth av en trillionth diameter av et hydrogenatom - 10 ^ -35 meter, også kjent som Planck lengde. I en forenklet forklaring har fotoner med de høyeste energiene bølgelengder som er sammenlignbare med Planck-lengden, så det er mer sannsynlig å samhandle med og bli redusert av disse "klumper". Selv om den sakte effekten er liten, blir forskjellen forsterket som partiklene reiser i tusen år over de store avstandene til kosmos.

Nemiroffs resultat legger en strengere begrensning på variasjonen av lysets hastighet med energi, som igjen bestemmer klumpens størrelse i romtid. Lagets funn indikerer at kornet av romtid bare blir viktig på skalaer på rundt 1/500 Planck lengden. Det kan begynne å sette alvorlige begrensninger på kvantumgravitasjonsteorier, hvorav noen krever at effekten blir sett på større skalaer.

Det er imidlertid en 1% sjanse for at fotonene ikke ble utgitt på nøyaktig samme tid, og at usikkerheten overstiger feilmargens fysikers krav til bevis, anerkjenner Nemiroff. En annen fjern-bris som har et større antall energiske fotoner, vil gjøre resultatet mer sikkert, sier Nemiroff.

I en 2009-analyse av samme rasp-bris, fant et annet lag, ledet av Vlasios Vasileiou fra CNRS grunnforskningsinstitusjon og Universitetet i Montpellier II i Frankrike, at forskjellen i ankomsttid mellom omtrent 31 GeV foton og fotoner med energier så mye som en million ganger mindre var omtrent ni tiendedeler av et sekund. Dette lengre tidsintervallet vil tillate at romtid er klumpet på en skala som er omtrent lik Planck lengden. Og disse dataene har større statistisk betydning, dels fordi teamet analyserte dem på to uavhengige måter.

"Hvilket papir setter de strammeste grensene [på romtidens kornighet] avhenger av betydningen du ber om, " sier teoretisk fysiker Sabine Hossenfelder fra Nordisk institutt for teoretisk fysikk i Stockholm, Sverige. Det eldre resultatet er ikke mye av en begrensning, men er på fastere statistisk grunnlag, forteller hun.

De to lagene brukte forskjellige metoder for å studere utbruddet. Vasileiou fokuserte på den brede, overordnede strukturen av bursten, mens Nemiroff så på den detaljerte mikrostrukturen, og studerte energiske fotoner fra en av tre pulser i barsten. Denne forandringen i fokus tillot Nemiroff å teste mindre effekter, men ved å bruke færre fotoner mente den statistiske signifikansen var lavere, bemerker Vasileiou.

"Jeg tror at den nye metoden som Nemiroff og hans kolleger har brukt til å trekke ut begrensninger fra dataene, vil være svært nyttige og til slutt gi tette begrensninger, selv om det for øyeblikket ikke er nok data for statistisk signifikante resultater, sier Hossenfelder.

Hun legger til at Nemiroffs grenser for variabiliteten av lysets hastighet sannsynligvis har liten betydning for resultatet av det nylig opererte OPERA-eksperimentet på CERN, Europas partikkelfysikklaboratorium i nærheten av Genève, Sveits, som fant at neutrinos kan bevege seg raskere enn lys. OPERA-resultatet er en stor nok avvik fra lysets hastighet, at hvis den var forårsaket av en del av universet, slik som romtidens kornighet, reduserer partikler med høy energi, "vi hadde lenge sett det, ikke bare i fotoner, men også i nøytriner ".

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse fra bladet Nature . Artikkelen ble først publisert 10. januar 2012 .

Siste nytt

Jetting deres vei til en bedre forståelse av global oppvarming30 under 30: Utforsk Stringteori for å finne ut hvordan ting fungererThe Green Apple: Hvordan kan byer tilpasse seg klimaendringer?Høyteknologi i 1867Venter på dyr: Casting East African Wildlife "i en tilstand av å være"En kraft å regne medBefolkning og bærekraft: Kan vi unngå å begrense antall personer?Europas flomforsinkelser til Soar innen 2050