След квантовой связи в узоре галактик

Оригинал: "A Bell Experiment in an Entangled Universe"

· Pablo Tejerina-Pérez, Daniele Bertacca, Raul Jimenez, Leonid Sarieddine

arXiv:2603.25879 · 2026-03-26 · CC BY 4.0 · 1 мин

Космология Общая теория относительности Теоретическая физика высоких энергий

Запутанные частицы из ранней Вселенной могли оставить в расположении галактик след, который можно измерить.

Сразу после рождения Вселенная раздулась быстрее, чем свет успевал её пересечь. Этот рывок растянул крошечные квантовые дрожания до размеров галактик. Обычно считается, что после такого растяжения дрожания теряют квантовый характер и становятся обычными, как рябь на воде. Но, возможно, в них сохранилась квантовая связь, которую называют запутанностью. Запутанность похожа на пару монет, которые всегда падают разными сторонами, даже если их бросить в разных городах.

В ранней Вселенной такие пары могли рождаться из гравитационных волн, точнее, из их мельчайших порций, гравитонов. Гравитон подобен фотону, но переносит не свет, а силу тяжести. У каждого гравитона есть поляризация, то есть направление колебаний, как у натянутой струны. Если два гравитона запутаны, то направление колебаний одного сразу определяет направление колебаний другого, даже если они разлетелись далеко.

Главная мысль: запутанные гравитоны оставляют след в том, как галактики выстраиваются вдоль невидимых нитей тёмной материи. Этот след можно отличить от обычного с помощью теста, который называется неравенством Белла. Если измеренная величина превышает 2, значит, связь была квантовой.

Горизонт Вселенной во время инфляции играл роль измерительного прибора. Он собирал информацию о том, какой путь прошла каждая флуктуация, и тем самым разрушал квантовую связь. Это похоже на то, как наблюдение за частицей в интерферометре фиксирует её траекторию и уничтожает интерференцию. Но даже после такого разрушения корреляция между поляризациями сохраняется, и её можно вычислить по статистике расположения четырёх галактик. Сегодня этот след можно искать в данных обзоров неба, таких как Euclid или DESI. Если сигнал найдётся, это станет первым прямым доказательством того, что квантовая механика действовала на масштабах всей Вселенной в момент её рождения.

Весь граф →

Космологический горизонт во время инфляции играет роль измерительного прибора: он собирает информацию о том, какой путь прошла флуктуация, и тем самым разрушает квантовую когерентность. Это похоже на то, как наблюдение за частицей в интерферометре фиксирует её траекторию.

Идея о том, что крупномасштабная структура Вселенной хранит квантовые корреляции, перекликается с мотивом из романа Грега Игана «Лестница Шильда», где фундаментальные законы физики оказываются закодированы в геометрии пространства-времени.

S = C(\theta, \phi) + C(\theta', \phi) + C(\theta, \phi') - C(\theta', \phi')

Величина S, превышающая 2, указывает на квантовую нелокальность

C(\theta, \phi) = \cos[4(\theta + \phi)]

Зависимость корреляций от углов измерения поляризаций

Понятия

инфлатон тест Белла многополевая инфляция дилатон квантовый пузырь эффекты квантовой гравитации инфляционные гравитационные волны признаки слияния галактик инфляция распределение Гаусса гравитационный инстантон акустические колебания наблюдаемая вселенная поле звёздное покачивание теорема Глисона флуктуация магнитные сигнатуры космического рассвета инфляционная космология чёрные дыры ранней Вселенной

Я автор

След квантовой связи в узоре галактик