Что такое гравитон?

Квантование — построение квантового варианта классической модели в соответствии с принципами квантовой физики. Все поля, которые мы знаем в природе, квантуются. Наиболее наглядны кванты электромагнитного поля — фотоны. Например, советский физик Павел Черенков невооруженным взглядом наблюдал отдельные фотоны открытого им черенковского излучения, за что и получил Нобелевскую премию в 1958 году. А сегодня каждый может купить радиометр и слушать щелчки более жестких фотонов — гамма-излучения (штук 10 в минуту в обычной обстановке в Москве и 300–400 в минуту в самолете на высоте 10 км).

Гравитация — это одно из полей, которое тоже должно квантоваться, и кванты этого поля называют гравитонами. Гравитация во многом аналогична электромагнетизму. Например, в электричестве есть закон Кулона, который вполне аналогичен открытому до него закону Ньютона. Но в электричестве два одинаковых заряда отталкиваются, а в гравитации все «гравитационные заряды», то есть массы, всегда притягиваются. И, наоборот, два параллельных тока притягиваются силой Ампера, а в гравитации, уже в общей теории относительности, два параллельных тока отталкиваются.

В целом можно сказать, что гравитация «богаче»: для описания электромагнетизма нужно четыре числа (вектор-потенциал), а для гравитации больше — это сила тензорная. Тем не менее можно выделить часть вполне аналогичную — например, «гравимагнитную» или «гравитомагнитную». Можно увидеть в слабом гравитационном поле полный аналог уравнений Максвелла, как в электромагнетизме, и их квантовать. Это сделали еще в 1930-е годы — проквантовали и то и другое. Одни кванты назвали фотонами, другие гравитонами.

Однако есть большое «но». Гравитация в слабом поле понятна и хорошо изучена, а в сильном поле, где могут быть черные дыры и подобные объекты, она не поддается успешному квантованию. Электрические и магнитные поля могут быть очень сильными, но они прямо не влияют на ход времени и поэтому легко поддаются квантованию.

Комментарии
Комментарии