Es el hipotético gravitón?

Question

Listas de Wikipedia el gravitón como una partícula hipotética. Me pregunto si gravitón es, de hecho, hipotético o no su existencia sigue directamente de la física moderna? Hace la observación de ondas gravitacionales cantidad para el descubrimiento de gravitón o podría ser la existencia de las ondas gravitacionales no se compone de gravitones?

Answer 1

Gravitones son hipotéticos, pero son mucho menos hipotético de que la mayoría de las otras partículas que los teóricos de especular acerca de (tales como los axiones, los monopolos magnéticos, las cadenas, los neutrinos estériles, y similares).

Que probablemente suena un poco extraño. Me explico.

No tenemos una teoría completa de la gravedad cuántica. Pero nosotros tenemos una muy buena incompleto de la teoría de la gravedad cuántica. Esta teoría es una "efectiva de la teoría cuántica de campos". No funciona para la física en distancias menores que la escala de Planck, pero funciona igual de bien por encima de la escala. En otras palabras, es suficiente para todos los propósitos prácticos. Usted obtener esta teoría-tal vez deberíamos llamarlo 'eficaz cuántica de la relatividad general" para distinguirla de la clásica GR -- mediante la introducción de una escala de Planck de corte en la relatividad general y, a continuación, haciendo la ruta integral o de cuantización canónica o cualquiera que sea tu favorito procedimiento.

Tales teorías son ampliamente utilizados en la física. Uno de los más famosos fue el de Fermi de la teoría de la interacción débil. Estaba roto en formas que la unidad de los teóricos de la loca ... no renormalizable y no-unitaria-y eventualmente tuvo que ser reemplazado con el Glashow-Weinberg-Salam teoría. Pero funcionó muy bien. Usted puede hacer prácticamente la totalidad de la física nuclear con sólo Fermi de la teoría. Hans Bethe incluso lo utiliza para explicar cómo el sol produce energía.

Así que tenemos esta teoría, y es feo, pero funciona muy bien a energías por debajo de la escala de Planck. Da las respuestas correctas; por ejemplo, se predice que la gravedad cuántica de los fenómenos son prácticamente imposibles de detectar en los terrestres normales de la física. Además, esta teoría es matemáticamente bastante singular: la teoría de la gravedad cuántica, que se reduce a la clásica de la relatividad general a bajas energías deben reducir a este eficaz QFT a lo largo del camino. Realmente no se puede evitar.

Así que debemos aprovechar esta teoría bastante serio, ya que funciona bien y no requiere de una gran cantidad de supuestos. Y desde esta teoría describe todos los fenómenos gravitacionales sabemos acerca de en términos de gravitones, es probablemente justo decir que la existencia de los gravitones es una buena apuesta. (Usted podría tener que esperar un largo tiempo para cobrar la apuesta).

Answer 2

Gravitones son las partículas que recibe de cuantización de la Relatividad General. Ya que aún no sabemos la forma correcta de cuantización GR (o si tratando de cuantización en realidad, es el camino correcto para seguir adelante; porque todos sabemos que sólo podría ser un efectivo teoría donde el más fundamental de la teoría tiene que ser cuantificada en su lugar), no podemos saber con certeza si el último éxito de la teoría de la gravedad cuántica, de hecho va a contener gravitones. Por lo tanto todavía es hipotético. Cuando tenemos una teoría cuántica de la gravitación, y que la teoría, de hecho, incluye/predice un gravitón, a continuación, su estado será elevado a "predijo".

Answer 3

Me pregunto si gravitón es, de hecho, hipotético o no su existencia sigue directamente de la física moderna?

En el momento en que creemos que en el nivel micro el marco subyacente de la naturaleza es la mecánica cuántica y a partir de ese nivel la mecánica clásica, la termodinámica y el electromagnetismo emerger.

"Creer" significa que los físicos han reunido una cantidad enorme de datos que han sido equipados a la perfección con una mecánica cuántica modelo teórico, y la teoría predice comportamientos con éxito. Todo esto se sintetiza en el modelo estándar de la física, que incluye tres fuerzas, la fuerte, la débil y la electromagnética en un matemáticamente de manera similar, lo que significa que las interacciones ocurren con el intercambio de los bosones de gauge de cada teoría, los gluones, los fotones, los bosones débiles, el rojo columna de la tabla en el enlace.

Además, el modelo teórico construido para describir los datos para la física de partículas, también predice que a muy altas energías de estas tres fuerzas son unificado de tener una partícula de intercambio y el hecho de que vemos tres fuerzas que ahora es debido a la ruptura de la simetría como la energía de interacción de las caídas.

Ahora, la gran laboratorio en el cielo estudiado por los astrofísicos ha logrado construir un modelo matemático, llamado el modelo del Big Bang del universo, donde el camino de regreso en el tiempo de las energías disponibles para la materia en el cosmos fue del orden de magnitud en el que no fue la unificación de las tres fuerzas, y este modelo está de acuerdo con todos los datos de observación hasta la fecha. Así que hay una validación de la unificación fenómeno por el buen acuerdo de la BB con el modelo de datos.

El santo grial de la física teórica, ahora es conseguir una teoría con cuantificada de la gravedad que puede incluir el modelo estándar de la física de partículas y altas energías de interacción de unificar la gravedad con las otras tres fuerzas de la mecánica cuántica nivel.

Si esto es cierto, entonces el gravitón será la primera diferenciarse de la unificación de las fuerzas , ya que su constante de acoplamiento es muy débil y necesita a energías muy altas para su unificación.

No existe tal teoría completa de todo en el momento. Cadena de teorías tienen la cuantización de la gravedad, por lo tanto gravitones, y puede acomodar el modelo estándar de la física de partículas, pero tiene otras dificultades que tienen que superar antes de que la teoría del todo digno del nombre viene de fuera.

Pero, los físicos son buenos en efectivo teorías, y una teoría donde la gravedad es tratada como cuantizada y tiene el gravitón como la partícula de intercambio de interacción gravitatoria, que existe y ha sido utilizado en el modelo del Big Bang

Hace la observación de ondas gravitacionales cantidad que el descubrimiento de gravitón o podría haber ondas gravitacionales no se compone de gravitones?

Para una teoría unificada en el núcleo de la teoría del todo, una onda gravitacional está compuesto/emerge de gravitones por la construcción de las ondas electromagnéticas que emergen de los fotones.

Aquí está un gráfico de el big bang de la historia del universo:

En fin para los astrofísicos para explicar la observación de la CMB ( cosmic microwave background) de que el universo en el momento de los fotones del CMB desacoplado inesperadamente era muy uniforme, que postula el período inflacionario, donde el sistema es la mecánica cuántica y la homogeneidad observada en el desacoplamiento de la época es el resultado de la batidora que el inflaton campo .

De acuerdo a la teoría de la inflación, la inflaton es un campo escalarde 1 que es el responsable de la inflación cósmica en el universo temprano. Un cuantificada de partículas para este campo es de esperar, similar a la de otros campos cuánticos, que se llama inflaton. El campo ofrece un mecanismo por el cual un período de rápida expansión de $10^{-35}$ a $10^{-34}$ segundos después de la fase de expansión inicial puede ser generado, que forman el universo.

Una predicción de este modelo es que en unos $10^{-32}$ segundos, el campo gravitatorio desacopla de la sopa ( similar a la de los fotones de la disociación en alrededor de $10^{10}$ segundos y dando la instantánea de la CMB), y se extiende hacia adelante como las ondas gravitacionales que las ondas se compone de gravitones, la forma en que las ondas electromagnéticas se compone de fotones.

Aquí está otra imagen de la teoría del Big Bang que muestra la expansión de las ondas gravitacionales.

Una predicción de la teoría es que la polarización de los fotones/ondas electromagnéticas inducidas en las deformaciones del espacio, como las ondas de gravedad pase, estará impreso en el CMB fotones de polarización como la luz a partir de $10^{10}$ segundos disociadas y llegado a nuestros tiempos en su mayoría sin interacciones ( que es lo que la separación significa).

El 18 de Marzo un importante anuncio fue hecho por el BICEP2 colaboración , de que esta polarización se midió en el CMB y confirmado con buena precisión estadística de la existencia de ondas gravitacionales por lo tanto, para el modelo a estar juntos, gravitones.

La comunidad de la física está a la espera de la confirmación, un experimento nunca es suficiente, (que es la razón por la que el LHC tiene dos grandes objetivos similares experimentos), pero si el resultado se mantiene hasta que estamos viviendo en muy emocionantes momentos de la física. Aquí está uno de los muchos debates sobre el tema se encuentra en la blogosfera.

En conclusión, si los resultados de BICEP2 se confirmó el gravitón sobre la hipotética escala será tan hipotético como los quarks y los gluones : depende de la física teórica de los modelos, que por el momento no han sido falsificados.

Answer 4

Gravitones son hipotéticos, en el sentido de que no tenemos una teoría cuántica de la gravedad. Además, hay fuertes razones para creer que el individuo gravitones nunca puede ser detectado con cualquier forma remota realista de la tecnología.[Rothman 2006]

Sin embargo, hay razones fundamentales para creer que los gravitones debe existir. Esto va más allá de un sentimiento general de que las leyes de la física parecen ser mecánica cuántica. En el estándar de la mecánica cuántica, no es posible par a la mecánica cuántica de campo clásico de campo. Si usted quiere a la pareja conocida, la mecánica cuántica de campos (electromagnetismo, etc.) para el campo gravitatorio, y dejar el campo gravitatorio clásico, es necesario modificar los postulados fundamentales de la mecánica cuántica.[Carlip de 2006]

Carlip, "Es La Gravedad Cuántica Es Necesario?," http://arxiv.org/abs/0803.3456

Rothman y Boughn, "Puede Gravitones Ser Detectado?," http://arxiv.org/abs/gr-qc/0601043

Answer 5

Gravitones se formula la hipótesis de ser la mediación de la partícula para la fuerza gravitacional. Incluso si la Gravedad parece ser la curvatura del espacio-tiempo, en lugar de una fuerza real, un "gravitón" todavía es necesario como medio de comunicación de la materia/energía para "contar" el espacio-tiempo se curve. Gravitones afaik se formula la hipótesis, en lugar de lo que se predijo (podría estar equivocado), debido a algunas de sus propiedades (e.g una masa spin-2 de partículas da lugar a una fuerza que parece que la gravedad).

La wikipedia página tiene un buen resumen de la gravitón.

Las ondas gravitacionales son sólo un fenómeno predicho por la Relatividad General, que no ha sido formulado con la idea de un gravitón (o una mediación de la partícula) en mente. Por lo tanto, si la Relatividad General es correcta (su bien probado que su raro estar equivocado), las ondas gravitacionales que pueden existir dentro de ese marco, con o sin gravitones.