Гравитон без лишних сюрпризов экспресс
Квантовый мир и гравитация долго не могли ужиться. Общая теория относительности Эйнштейна великолепно описывает тяготение планет и звёзд, но на масштабах атомов её уравнения перестают работать — появляются бесконечности. Один из подходов к решению этой проблемы называется Асимптотическая безопасность. Его идея в том, что сила гравитации не растёт бесконтрольно на малых расстояниях, а выходит на постоянное, «безопасное» значение.
В новой работе физики взяли этот подход и рассчитали, как именно распространяется гравитон — гипотетическая частица, которая переносит гравитационное взаимодействие, подобно тому как фотон переносит свет. Они получили простую формулу (приближение) для так называемого пропагатора — величины, описывающей движение гравитона. Главный вопрос был: не появятся ли в расчётах лишние полюса, которые означали бы новые, невиданные ранее частицы, или, того хуже, нарушения причинности, когда сигнал приходит раньше, чем был послан?
Результаты обнадёживают: в секторе частиц со спином 2 (гравитация) не нашлось ни одного лишнего полюса. Теория не плодит новых сущностей и сохраняет все причинно-следственные связи. Это как если бы при ремонте старого здания не только укрепили фундамент, но и убедились, что не сломали несущие стены.
Такой подход укрепляет позиции Асимптотической безопасности как реалистичного кандидата на объединение квантовой механики и гравитации. Вселенная на самых малых масштабах, возможно, устроена проще, чем мы думали: без экзотических частиц, без нарушения причинности — просто старая добрая геометрия пространства-времени, но с новыми правилами игры.
Гравитон до сих пор не обнаружен экспериментально — он слишком слабо взаимодействует с веществом. Чтобы поймать один гравитон, детектор размером с Юпитер, расположенный вблизи нейтронной звезды, регистрировал бы всего несколько событий за миллиард лет.
В романе «Спин» Роберта Уилсона инопланетная технология изменяет темп течения времени на Земле, не нарушая локальных законов физики — примерно так же, как Асимптотическая безопасность меняет гравитацию на квантовых масштабах, не вводя новых частиц.