実験室の結晶に見られる重力異常

科学者は実験室の結晶を使用して、時空の曲率がワイルとして知られる亜原子粒子にどのように影響するかを確認しますフェルミ粒子。画像:Robert Strasser、Kees Scherer、コラージュ:Michael Buker自然


物理学者ヨハネスグースと彼のチームIBMリサーチスイスのチューリッヒで、軸方向-重力異常クリスタルで。この効果は、重力を湾曲した時空として説明するアインシュタインの一般相対性理論によって予測されます。新たに観察された実験室効果はなれブラックホールの近くやビッグバンの直後など、巨大な重力の条件下でのみ観測できます。それでも、それは研究室で見られました。科学者公開での彼らの仕事査読済みジャーナル自然2017年7月20日。

重力異常とは何ですか?良い説明は、共著者のKarlLandsteinerから来ています。IBMResearchブログ


対称性は物理学者にとっての聖杯です。対称性とは、オブジェクトを不変のままにする特定の方法でオブジェクトを変換できることを意味します。たとえば、丸いボールは任意の角度で回転できますが、常に同じように見えます。物理学者は、それは「回転の下で対称的」であると言います。物理システムの対称性が特定されると、そのダイナミクスを予測できることがよくあります。

しかし、量子力学の法則が、量子力学のない世界、つまり古典的なシステムに幸福に存在する対称性を破壊することがあります。物理学者にとってさえ、これは非常に奇妙に見えるので、彼らはこの現象を「異常」と名付けました。

彼らの歴史のほとんどの間、これらの量子異常は、スイスのCERNにある大型ハドロン衝突型加速器などの巨大な加速器研究所で調査された素粒子物理学の世界に限定されていました…

しかし現在、実験室で量子異常が観察されています。自然は言ったその結果は、これらのような結晶、つまりその特性が支配的な結晶であるという新たな見方を裏付けています。量子力学的効果–エキゾチックな状況(ビッグバン、ブラックホール、粒子加速器)でのみ見られる物理効果の実験的なテストベッドとして機能できます。





Instituto de Fisica Teorica UAM / CSICの弦理論家である新しい論文KarlLandsteinerの共著者は、重力異常を説明するためにこのグラフィックを作成しました。経由の画像IBMリサーチ

高度な科学の授業では、ある時点で、私たちは教えられますラヴォワジエの法則。それは、何も作成されておらず、何も失われておらず、すべてが変換されていると述べています。この法則-質量保存の法則-は基礎科学の根底にある原理です。

しかし、高エネルギー物理学を通して量子物質のファンキーな世界を覗くと、質量保存の法則が崩壊しているように見えます。

一方、アインシュタインの有名な方程式は、E = mc ^ 2、質量とエネルギーが交換可能であることを示唆しています(、またはエネルギーは等しいNS、または質量、時間c ^ 2、または光速の2乗)。


グースと彼のチームは、アインシュタインの方程式を使用して、アナロジーを作成しました。)は質量の変化と同じです(NS)。言い換えれば、ワイル半金属の温度を変えることは、重力場を生成することと同じです。

論文の筆頭著者であるJohannesGoothは、次のように説明しています。

宇宙を理解する上で非常に重要な地球上のこの量子異常を初めて実験的に観測しました。

論文の共著者(左から右):チューリッヒのIBMResearchのノイズのないラボでのFabianMenges、Johannes Gooth、BerndGotsmann。経由の画像IBMリサーチ


ワイルフェルミ粒子は、1920年代に数学者ヘルマンワイルによって提案されました。それらは、それらのユニークな特性のいくつかのために、しばらくの間科学者にとって非常に興味深いものでした。

この発見は多くの科学者によって壮観なものと見なされていますが、すべての科学者が確信しているわけではありません。シアトルのワシントン大学の物理学者であるBorisSpivakは、軸方向の重力の異常を信じていません。たぶん......だろうワイル半金属で観察されます。彼は言った:

それらのデータを説明できる他の多くのメカニズムがあります。

科学ではいつものように、時間がわかります。

ワイル半金属を示す図。 Bianguangによる画像ウィキメディアコモンズ

結論:IBMの科学者たちは、実験室の結晶で軸重力異常の影響を観察したと主張しています。