Кванты гравитации

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Остановимся, теперь, на интересном следствии, к которому приводит раздел теоретической физики, называемый квантовой теорией гравитации. Простейшая, элементарная электромагнитная волна с точки зрения квантовой теории обладает импульсом и многими другими свойствами, характерными для частицы. Такая порция электромагнитного поля носит название кванта света или фотона. Точно так же должна обладать свойствами частицы элементарная гравитационная единица — гравитон.

Как известно, в атомной физике большую роль играют разнообразные превращения элементарных частиц друг в друга. Современной физике известно, что полностью стабильных частиц вообще не существует. Многие из них могут распадаться сами по себе, например нейтрон, мезоны, все гипероны. И хотя такие частицы, как электрон, позитрон, протон, сами по себе являются стабильными, и они, и все остальные частицы могут превращаться в другие при столкновениях. Например, электрон и позитрон, столкнувшись, могут превратиться в фотон. И обратно, фотон при столкновении с ядром может породить «пару» — электрон и позитрон.

Квантовая теория предсказывает, что аналогичные превращения могут происходить и при участии гравитонов. Электрон и позитрон, по всей видимости, должны иметь возможность превратиться и в гравитоны, а не только в фотоны, хотя вероятность первого превращения гораздо меньше, чем второго.

Несмотря на крайне малую вероятность таких взаимных превращений, их роль в течение миллиардов лет могла оказаться довольно существенной. И надо полагать, взаимные превращения гравитационного поля и обычной материи открывают новые перспективы в решении задачи объединения разных форм материи и построения наиболее полной картины мира.

Таковы вкратце суждения, которые выносит теоретическая физика по поводу гравитационных волн, не дожидаясь затянувшегося экспериментального подтверждения их существования.

Несомненно, открытие гравитационных волн, являющееся сегодня чисто научной задачей, не может не повлечь за собой в будущем различных технических приложений. Вероятно, эти волны наряду с радиоволнами станут, в частности, источником сведений о взрывных процессах во Вселенной. Может быть, человечество сумеет найти совершенно новый путь генерации гравитационных волн и сможет во всей широте использовать их удивительные способности, в том числе и замечательные свойства проникновения без заметных изменений через любые препятствия. Любители могут позволить себе пофантазировать по поводу применения гравиоволн для связи.

Проблема гравитационных волн по праву занимает первое место в том разделе науки, который посвящен гравитации. По-видимому, физика стоит сейчас на пороге крупных открытий в этой области.

Автор: Д. Д. Иваненко.