На теорию квантовой гравитации наложили новые ограничения

Ученые использовали хорошо зарекомендовавшие себя космологические наблюдения, чтобы наложить более жесткие ограничения на квадратичную модель принципа неопределенности Гейзенберга, который определяет пределы точности измерения состояний квантовой системы.

Теория квантовой гравитации пытается связать теорию относительности с квантовой механикой. Пока сделать это в полной мере не удалось, но новая работа приближает ученых к заветной цели

Физики давно пытаются описать гравитацию с помощью методов квантовой механики. Все существующие теории такой квантовой гравитации так или иначе связаны с внесением математических поправок в принцип неопределенности Гейзенберга, который количественно определяет пределы точности любого квантового измерения. Эти поправки возникают при рассмотрении гравитационных взаимодействий, а их введение приводит к обобщенному принципу неопределенности (ОПН).

ОПН играет роль в процессе испарения черной дыры, впервые описанном Стивеном Хокингом, а также помогает лучше понять взаимосвязи между термодинамикой и гравитацией. Интересно, что этот принцип также устанавливает нижний предел размеров объектов, которые можно исследовать. Этот предел называется «планковской длиной». Если сконцентрировать любое количество энергии в этом объеме пространства, то оно сожмется под действием силы тяжести и образует черную дыру.

На сегодняшний день есть две модели, по которым ученые модифицируют принцип неопределенности. Первая называется линейной, а вторая — квадратичной. Ранее физики проверили как линейную, так и квадратичную модель ОПН в квантовых экспериментах и наложили на их параметры строгие ограничения. Авторы новой работы решили пойти немного другим путем: они сравнили предсказания моделей обобщенного принципа неопределенности с данными наблюдений сверхновых звезд и микроволнового фона.

Результаты работы показали, что на квадратичную модель можно наложить более строгие ограничения, сравнимые с теми, что были установлены в некоторых квантовых экспериментах. Кроме того, авторы показали, что линейная модель не сходится с результатами наблюдений. В конечном счете, эти результаты показывают роль космических наблюдений в определении границ теорий квантовой гравитации.

Исследование опубликовано в The European Physical Journal C.