Κβαντική κάμψη του φωτός.

Όταν το φως ταξιδεύει κοντά σε ένα αντικείμενο εκτρέπεται από την πορεία του, λόγω της έλξης της βαρύτητας...

Για ένα ογκώδες αντικείμενο σαν τον ήλιο, αυτή η απόκλιση είναι μετρήσιμη: Οι καλύτερες μετρήσεις μέχρι σήμερα δείχνουν ότι η βαρυτική έλξη του Ήλιου εκτρέπει το φως κατά 0,00049 μοίρες, σύμφωνα με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας. Τώρα ο Niels Bjerrum Bohr, στο Ινστιτούτο Niels Bohr στη Δανία, και οι συνεργάτες του έχουν υπολογίσει πως αυτή η απόκλιση θα μπορούσε να μεταβληθεί, όταν η βαρύτητα περιγράφεται ως ένα κβαντικό πεδίο.

Οι συγγραφείς περιγράφουν τη βαρύτητα χρησιμοποιώντας αποτελεσματικά την θεωρία πεδίου χαμηλής ενέργειας σε κβαντική θεωρία του πεδίου βαρύτητας. Αυτό τους επέτρεψε να υπολογίσουν πώς ένα ζεύγος φωτονίων δεχεται βαρυτικές επιδράσεις, διατυπώνοντας μία αναλυτική λύση για το πρόβλημα της εκτροπής του φωτός από ένα βαρύ αντικείμενο, όπως ο Ήλιος ή μια μαύρη τρύπα. Επειδή η προβλεπόμενη κβαντική διόρθωση των ερευνητών είναι πολύ μικρή για να μετρηθεί πειραματικά (η επίδραση της βαρύτητας είναι 80 φορές μεγαλύτερη), απέδειξαν ότι πράγματι τα κβαντικά φαινόμενα προκαλούν μια μικρή διαφορά. Η διαφορά αυτή εξηγείται από το γεγονός ότι τα άμαζα σωματίδια, όπως τα φωτόνια δεν περιορίζονται πλέον να ταξιδεύουν ακριβώς γεωδαιτικά (στη γενική σχετικότητα, οι ευθείες γραμμές τροποποιούνται από την καμπυλότητα του χωροχρόνου κατά μήκος της οποίας κινείται ελεύθερα ένα σωματίδιο). Ειδικότερα, προβλέπεται να αλλάζουν κατεύθυνση με διαφορετικό τρόπο ανάλογα με την στροφορμή τους. Οι αλλαγές συμπεριφοράς που προβλέπονται από τη γενική σχετικότητα αποκλίνουν από την αρχή της ισοδυναμίας του Αϊνστάιν. Το υπολογιστικό πλαίσιο που παρουσιάστηκε από τους συντάκτες της μελέτης προβλέπει έναν απλό τρόπο για την αξιολόγηση των πιθανών επιπτώσεων της κβαντικής βαρύτητας για να καμφθεί το φως και άλλα κοσμολογικά φαινόμενα.

Η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters.

Πηγή, physics.aps.org