Ученые дали оценку для верхнего предела массы гравитона
Гравитон - гипотетическая безмассовая элементарная частица, переносчик гравитационного взаимодействия и квант гравитационного поля без электрического и других зарядов.
Группа исследователей, связанных с несколькими учреждениями во Франции, вновь обратилась к идее улучшения оценок верхнего предела массы гравитона. В своей статье ученые описывают точное измерение параметров планетарных тел и то, что они нашли.
Общая теория относительности Эйнштейна предполагает, что гравитация больших масс, деформирующих пространство-время, исходит от теоретической безмассовой частицы, называемой гравитоном — переносчиком гравитационного взаимодействия и квантом гравитационного поля. Термин «гравитон» был предложен еще в 1930-х годах.
Ученые много лет пытались либо доказать правильность теории, либо опровергнуть ее, найдя способ показать, что гравитон имеет массу. Один из подходов к такому доказательству заключается в изучении скорости расширения Вселенной — этот подход предполагает, что, если гравитон имеет массу, его верхний предел будет составлять примерно 10-32 эВ/c2.
К сожалению, этот результат основан на множестве предположений, многие из которых до сих пор противоречивы. Другой способ сделать это — изучить отклонения орбит планет, которые могут возникнуть только от ненулевой массы гравитона, и начать с предположения, что если гравитон имеет нулевую массу, то, как и фотон, он должен двигаться со скоростью света. В своей новой работе исследователи нашли способ повысить точность этого подхода.
Работа включала временное замораживание движения звезд и планет в разные моменты времени — первым был 2000 год. Исследователи обнаружили массы, положения и скорость Солнца, планет и нескольких астероидов за этот год.
Затем они запустили уравнения, которые позволили им двигаться вперед во времени до 2017 года и обратно до 1913 года и снова вперед по мере необходимости. Эти периоды были выбраны потому, что ученые смогли найти для них полезные данные.
Выполняя расчеты, исследователи обнаружили, что им удалось составить оценку для верхнего предела массы гравитона 6,76 × 10-23 с вероятностью в 90 процентов. Исследователи отмечают, что их число было очень близко к числу, найденному командой, использующей данные интерферометров LIGO, но при этом предполагают, что любое сходство было только совпадением.
L. Bernus et al. Constraining the Mass of the Graviton with the Planetary Ephemeris INPOP, Physical Review Letters (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.161103