क्या अंतरिक्ष-समय द्रव है?

भौतिक विज्ञानी शास्त्रीय अंतरिक्ष-समय के लिए क्वांटम भौतिक आधार का एक नया परिदृश्य तैयार कर रहे हैं

अंतरिक्ष-समय: एक सुपर-तरल क्वांटम द्रव? © जेसन राल्स्टन
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यह काफी साहसिक लगता है: दो भौतिकविदों के अनुसार, स्पेसटाइम एक तरह का सुपरफ्लूड हो सकता है। पानी के व्यवहार को उसके आणविक अंतःक्रियाओं की विशेषता के समान, अंतरिक्ष-समय फिर उसके क्वांटम बिल्डिंग ब्लॉकों के प्रभावों से आकार दिया जाएगा। इस प्रकार यह लगभग सुस्पष्ट सुपरफ्लुइड बनता है। क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के इस परिदृश्य के बादल: यह भविष्य में प्रयोगात्मक रूप से भी परीक्षण किया जा सकता है।

क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के अनुसार अंतरिक्ष-समय एक निरंतर मैट्रिक्स नहीं है, लेकिन असतत है: सबसे छोटे स्तर पर, इसे कम से कम 10 उच्च -35 मीटर की व्यक्तिगत इकाइयों में विभाजित किया जाता है, जो एक प्रकार का क्वांटम फोम बनाते हैं। इस निर्माण का उद्देश्य क्वांटम यांत्रिकी की समस्या को हल करने में मदद करना है: अब तक केवल चार मौलिक बलों में से तीन को क्वांटम प्रभाव द्वारा समझाया जा सकता है। चौथा मूल बल, गुरुत्वाकर्षण, लेकिन नहीं।

इस बीच, क्वांटम गुरुत्व में कई मॉडल हैं जो बस ऐसा करने की कोशिश कर रहे हैं। लेकिन समस्या यह है कि उनके परिदृश्य या तो अपूर्ण हैं या उन्हें आनुभविक रूप से प्रमाणित नहीं किया जा सकता है। म्यूनिख में लुडविग-मैक्सिमिलियन यूनिवर्सिटी के ट्राइस्टे में इंटरनेशनल स्कूल फॉर एडवांस्ड स्टडीज (SISSA) के स्टेफानो लिबरती और स्टुफ़ानो लिबरती को समझाते हुए, "क्वांटम गुरुत्वाकर्षण मॉडल से शास्त्रीय स्पेसटाइम का उद्भव अभी भी एक सूक्ष्म और केवल आंशिक रूप से समझा जाने वाला विषय है।"

ब्रह्मांडीय पैमाने पर हाइड्रोडायनामिक्स

उन्होंने अब एक मॉडल विकसित किया है जो पहली नज़र में बेतुका लगता है, लेकिन समीक्षा के लिए प्रारंभिक विकल्प पेश कर सकता है। उसका परिदृश्य: अंतरिक्ष-समय क्वांटम भौतिकी को देख सकता है - एक तरल की तरह व्यवहार करता है। सामान्य सापेक्षता के नियम इस सुपरफ्लुइड के गुणों का परिणाम होंगे - हाइड्रोडायनामिक्स के अनुरूप, जो एक मैक्रोस्कोपिक स्तर पर तरल पदार्थों के व्यवहार का वर्णन करता है।

पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण द्वारा अंतरिक्ष-समय की वक्रता © Johnstone / CC-by-sa 3.0

"अगर अंतरिक्ष-समय एक तरह के बड़े पैमाने पर और अधिक मूलभूत वस्तुओं के संघनन के रूप में उत्पन्न होता है, तो उस समय की उम्मीद करना स्वाभाविक है, अंतरिक्ष-समय निर्माण ब्लॉकों के सामूहिक उत्तेजना के रूप में, संशोधित किनेमैटिक्स प्रदर्शित करता है, " शोधकर्ताओं का कहना है। या, अधिक समान रूप से, पानी के अणुओं की बातचीत इस व्यवहार को कैसे प्रभावित करती है, अंतरिक्ष-समय के क्वांटम गुण भी इसके गुणों की विशेषता हो सकते हैं। प्रदर्शन

लगभग चिकनी सुपरफ्लूड

"अगर हम तरल पदार्थ के साथ सादृश्य मानते हैं, तो हमें इसकी चिपचिपाहट और अन्य वितरण प्रभावों पर भी विचार करना चाहिए, " लिबरटी नोट करता है। तथ्य यह है कि दूर के सितारों और आकाशगंगाओं से प्रकाश अरबों प्रकाश-वर्षों में हम तक पहुँचता है, मात्रात्मक अंतरिक्ष-समय की एक उच्च चिपचिपाहट के खिलाफ बोलता है, जैसा कि शोधकर्ता बताते हैं। क्योंकि एक तरल पदार्थ जितना अधिक तरल होता है, उतना ही यह फोटॉन और अन्य कणों को डराता है जो इसे पार करते हैं।

"यदि स्पेस-टाइम एक तरल है, तो यह एक सुपरफ्लूड होने के लिए गणना की जाती है, " लिबरटी कहती है। "इसका मतलब है कि इसकी चिपचिपाहट बेहद कम है, शून्य के करीब है।" हालांकि, अगर यह पूरी तरह से शून्य नहीं है, तो भविष्य के खगोलीय माप के परिणामी कमजोर बिखरने वाले प्रभावों को ट्रैक करने के तरीके हो सकते हैं।, इस तरह के प्रभावों के लिए प्राथमिक कणों की ऊर्जा हानि दर की जांच करने की एक संभावना होगी।

प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित?

"अगर ऐसा होता है, तो हमारे पास क्वांटम फंडामेंटल से उत्पन्न अंतरिक्ष-समय के मॉडल के लिए एक मजबूत संकेत होगा, " लिबर्टी कहते हैं। हालांकि, शोधकर्ताओं के अनुसार, यह क्वांटम गुरुत्वाकर्षण को शुद्ध, आंशिक रूप से सट्टा विचार-निर्माण से अधिक परिघटनात्मक, अवलोकनीय आधार पर रखने का एक तरीका प्रदान कर सकता है। "आप शायद ही गुरुत्वाकर्षण के बारे में शोध करने के लिए अधिक रोमांचक समय की कल्पना कर सकते हैं, " भौतिक विज्ञानी कहते हैं। (भौतिक समीक्षा पत्र, 2014; 10.1103 / PhysRevLett.112.151301)

(SISSA, 24.04.2014 - NPO)