Кванти гравітації
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Зупинимося, тепер, на цікавому слідстві, до якого приводить розділ теоретичної фізики, званий квантовою теорією гравітації. Найпростіша, елементарна електромагнітна хвиля з точки зору квантової теорії володіє імпульсом і багатьма іншими властивостями, характерними для частинки. Така порція електромагнітного поля носить назву кванта світла або фотона. Точно так само повинна мати властивості частинки елементарна гравітаційна одиниця – гравітон.
Як відомо, в атомній фізиці велику роль відіграють різноманітні перетворення елементарних часток одна в одну. Сучасній фізиці відомо, що повністю стабільних частинок взагалі не існує. Багато хто з них можуть розпадатися самі по собі, наприклад нейтрон, мезони, всі гіперони. І хоча такі частинки, як електрон, позитрон, протон, самі по собі є стабільними, і вони, і всі інші частинки можуть перетворюватися в інші при зіткненнях. Наприклад, електрон і позитрон, зіткнувшись, можуть перетворитися на фотон. І назад, фотон при зіткненні з ядром може породити «пару» – електрон і позитрон.
Квантова теорія передбачає, що аналогічні перетворення можуть відбуватися і за участю гравітонів. Електрон і позитрон, по всій видимості, повинні мати можливість перетворитися і в гравітон, а не тільки в фотони, хоча ймовірність першого перетворення набагато менше, ніж другого.
Незважаючи на вкрай малу ймовірність таких взаємних перетворень, їх роль протягом мільярдів років могла виявитися досить істотною. І треба думати, взаємні перетворення гравітаційного поля і звичайної матерії відкривають нові перспективи у вирішенні завдання об’єднання різних форм матерії та побудови найбільш повної картини світу.
Такі коротко судження, які виносить теоретична фізика з приводу гравітаційних хвиль, не чекаючи тривалого експериментального підтвердження їхнього існування.
Безсумнівно, відкриття гравітаційних хвиль, що є сьогодні чисто науковою задачею, не може не спричинити за собою у майбутньому різних технічних додатків. Ймовірно, ці хвилі поряд з радіохвилями стануть, зокрема, джерелом відомостей про вибухові процеси у Всесвіті. Може бути, людство зуміє знайти абсолютно новий шлях генерації гравітаційних хвиль і зможе у всій широті використовувати їх дивовижні здібності, у тому числі і чудові властивості проникнення без помітних змін через будь-які перешкоди. Любителі можуть дозволити собі пофантазувати з приводу застосування гравіохвиль для зв’язку.
Проблема гравітаційних хвиль по праву займає перше місце в тому розділі науки, який присвячений гравітації. Мабуть, фізика стоїть зараз на порозі великих відкриттів у цій області.
Автор: Д. Д. Іваненко.