[vc_row][vc_column]\r\n
W pracy opublikowanej w\u00a0 Journal of High Energy Astrophysics dr Aleksandra Pi\u00f3rkowska-Kurpas z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego wraz z prof. Markiem Biesiad\u0105 z Narodowego Centrum Bada\u0144 J\u0105drowych\u00a0 oraz prof. Shuo Cao z Beijing Normal University zaproponowali spos\u00f3b w jaki mo\u017cna uzyska\u0107 ograniczenie na mas\u0119 grawitonu przy u\u017cyciu danych obserwacyjnych z gromad galaktyk. Przy u\u017cyciu danych dotycz\u0105cych mas12 gromad nale\u017c\u0105cych do pr\u00f3bki X-COP uzyskali oni jedne z najsilniejszych ogranicze\u0144 g\u00f3rnych na mas\u0119 grawitonu (tj. mg<\/sub>\u00a0< 5\u00b710-29<\/sup>\u00a0eV), kt\u00f3re jest siedem rz\u0119d\u00f3w wielko\u015bci silniejsze od ogranicze\u0144 dostarczonych z obserwacji fal grawitacyjnych przez detektory LIGO-Virgo.<\/p>\n Zgodnie z og\u00f3lnie przyj\u0119tym obrazem, w Naturze wyst\u0119puj\u0105 cztery rodzaje oddzia\u0142ywa\u0144 fundamentalnych. Trzy z nich: oddzia\u0142ywanie elektromagnetyczne o naturze d\u0142ugozasi\u0119gowej oraz s\u0142abe i silne, zachodz\u0105ce w skalach subatomowych, posiadaj\u0105 natur\u0119 kwantow\u0105. Oznacza to, \u017ce zgodnie z opisem kwantowym oddzia\u0142ywania te polegaj\u0105 na wymianie cz\u0105stki elementarnej o spinie ca\u0142kowitym – bozonu. Tak wi\u0119c, cz\u0105stk\u0105 stowarzyszon\u0105 z fal\u0105 elektromagnetyczn\u0105 jest foton (kwant \u015bwiat\u0142a), natomiast cz\u0105stki przenosz\u0105ce oddzia\u0142ywanie s\u0142abe i silne to odpowiednio: bozony W i Z oraz gluony wi\u0105\u017c\u0105ce kwarki w hadrony (m.in. nukleony). Jedynie grawitacja, od przesz\u0142o stu lat, wymyka si\u0119 ci\u0105gle spod opisu kwantowego. Problemem jest to, \u017ce kwantowa teoria pola oraz Og\u00f3lna Teoria Wzgl\u0119dno\u015bci (OTW) zbudowane zosta\u0142y na odmiennych za\u0142o\u017ceniach oraz korzystaj\u0105 z odmiennych formalizm\u00f3w matematycznych. Zgodnie z OTW grawitacja nie powinna by\u0107 traktowana jako oddzia\u0142ywanie w sensie klasycznym ale jako rezultat zakrzywienia czasoprzestrzeni, kt\u00f3rego \u017ar\u00f3d\u0142em jest materia (wszystkie obiekty posiadaj\u0105ce mas\u0119). Ruch obiekt\u00f3w w pobli\u017cu innego cia\u0142a wywo\u0142uj\u0105cego zakrzywienie odbywa si\u0119 po trajektoriach zakrzywionych (tzw. geodezyjne) co efektywnie wygl\u0105da tak, jakby porusza\u0142y si\u0119 pod wp\u0142ywem si\u0142y grawitacyjnej. Dla znakomitej wi\u0119kszo\u015bci przypadk\u00f3w, zakrzywienie czasoprzestrzeni jest niewielkie. Dzi\u0119ki temu mo\u017cemy bez wi\u0119kszego uszczerbku stosowa\u0107 przybli\u017cenie s\u0142abego pola pod postaci\u0105 prawa powszechnego ci\u0105\u017cenia Newtona (np. opis ruchu planet wok\u00f3\u0142 S\u0142o\u0144ca lub gwiazd w galaktykach). Geometryczna natura grawitacji ujawnia si\u0119 dopiero w przypadku silnych zakrzywie\u0144 wywo\u0142anych obecno\u015bci\u0105 obiekt\u00f3w zwartych jak gwiazdy neutronowe, czarne dziury lub ich uk\u0142ady. Je\u017celi wierzymy, \u017ce grawitacja r\u00f3wnie\u017c mo\u017ce by\u0107 opisana w spos\u00f3b kwantowy (a oczekujemy, \u017ce mo\u017ce to nast\u0105pi\u0107 w skalach rz\u0119du skali d\u0142ugo\u015bci Plancka, czyli ok. 10-35<\/sup>\u00a0m) w\u00f3wczas, przez analogi\u0119 do innych oddzia\u0142ywa\u0144, powinna ona by\u0107 przenoszona przez cz\u0105stk\u0119 stowarzyszon\u0105 \u2013 grawiton. Poniewa\u017c grawitacja (podobnie jak oddzia\u0142ywanie elektromagnetyczne) jest oddzia\u0142ywaniem d\u0142ugozasi\u0119gowym (m\u00f3wimy w\u0142a\u015bciwie o niesko\u0144czonym zasi\u0119gu oddzia\u0142ywa\u0144 grawitacyjnych, s\u0142abn\u0105cych z kwadratem odleg\u0142o\u015bci), wi\u0119c podobnie jak foton, grawiton powinien by\u0107 bezmasowy. To teoretyczne przewidywanie powinno zosta\u0107 zweryfikowane eksperymentalnie tym bardziej, \u017ce istnieje du\u017ca klasa modeli zwi\u0105zanych z pr\u00f3bami podej\u015bcia do kwantowej grawitacji, kt\u00f3re zak\u0142adaj\u0105 istnienie niezerowej masy grawitonu (tzw. modele masywnej grawitacji). W tym \u015bwietle, badania masy grawitonu jawi\u0105 si\u0119 jako niezwykle istotny test standardowej teorii.<\/p>\n Niezerowa masa grawitonu powinna ujawni\u0107 si\u0119 w dost\u0119pnym nam obrazie otaczaj\u0105cej rzeczywisto\u015bci jako pewne niezwykle subtelne, niestandardowe efekty. W szczeg\u00f3lno\u015bci dotyczy to skali najwi\u0119kszej, a wi\u0119c Wszech\u015bwiata i jego dynamiki. Najwi\u0119kszymi powi\u0105zanymi grawitacyjnie strukturami we Wszech\u015bwiecie s\u0105 gromady i supergromady galaktyk. W podej\u015bciu fenomenologicznym, niezerowa masa grawitonu powinna wi\u0105za\u0107 si\u0119 z ograniczeniem zasi\u0119gu oddzia\u0142ywania grawitacyjnego zgodnie z tzw. potencja\u0142em Yukawy, b\u0119d\u0105cego modyfikacj\u0105 potencja\u0142u Newtona\u00a0 (niezerowa masa wi\u0105\u017ce si\u0119 z ograniczon\u0105 d\u0142ugo\u015bci\u0105 fali Comptona stowarzyszonej z grawitonem, a wi\u0119c si\u0142a przyci\u0105gania grawitacyjnego powinna male\u0107 szybciej ni\u017c z kwadratem odleg\u0142o\u015bci). To z kolei powinno wp\u0142yn\u0105\u0107 na w\u0142a\u015bciwo\u015bci zwi\u0105zane z grupowaniem materii pod wp\u0142ywem grawitacji na du\u017cych skalach, m.in. na masy gromad galaktyk. Dzi\u0119ki po\u0142\u0105czeniu obserwacji prowadzonych w zakresie promieniowania rentgenowskiego oraz kosmicznego promieniowania mikrofalowego t\u0142a dysponujemy obecnie coraz lepszymi danymi dotycz\u0105cymi mas tych obiekt\u00f3w. W szczeg\u00f3lno\u015bci, niepewno\u015bci pomiarowe zwi\u0105zane z tymi danymi pozwalaj\u0105 na oszacowanie z g\u00f3ry maksymalnej masy grawitonu tak, aby konsekwencje wynikaj\u0105ce z jego masy nie k\u0142\u00f3ci\u0142y si\u0119 jeszcze z danymi obserwacyjnymi.<\/p>\n \u0179r\u00f3d\u0142o: Graviton mass from X-COP galaxy clusters; Aleksandra Pi\u00f3rkowska-Kurpas, Shuo Cao, Marek Biesiada; Journal of High Energy Astrophysics Volume 33, March 2022, Pages 37-43; https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jheap.2022.01.001<\/a><\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>[\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column]\r\n Autor tekstu: dr Aleksandra Pi\u00f3rkowska-Kurpas<\/p>\n<\/div>\r\n <\/div>\r\n <\/div>[vc_single_image image=”2885″ img_size=”medium”][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" [vc_row][vc_column][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column][vc_single_image image=”2885″ img_size=”medium”][\/vc_column][\/vc_row] […]<\/p>\n