24 september 2021

Deeltjes met massa ervaren de ruimtetijd allemaal op een andere manier

quantum zwaartekracht

Credit: FUW.

Volgens een Poolse groep natuurkundigen onder leiding van Jerzy Lewandowski (Universiteit van Warschau) heeft onderzoek aan de zwaartekracht tijdens de oerknal laten zien dat elementaire deeltjes die massa bezitten allemaal op hun eigen manier de ruimtetijd ervaren. Dat onderzoek deed de groep in een poging om te laten zien hoe de ruimtetijd in die oerknal ontstaan is vanuit een eerdere fase, waarin de zwaartekracht de allesoverheersende factor was. Om die zwaartekracht te kunnen beschrijven hebben Lewandowski – familie van de voertballer? Wie ‘t weet mag het zeggen – en zijn makkers een model van de quantum zwaartekracht gebruikt dat loop quantum gravity (LQG) heet en dat er van uit gaat dat de ruimtetijd bestaat uit hele kleine vezels, die in lussen met elkaar verweven zijn (zie de afbeelding rechtsonder). Eén vierkante centimeter zou bestaan uit een miljoen biljoen biljoen biljoen biljoen biljoen van die fibers, da’s een 1 gevolgd door maar liefst 66 nullen! Hoe quantum zwaartekracht in interactie met massa kan leiden tot het ontstaan van de (klassieke) ruimtetijd zie je in de figuur links: het proces is vergelijkbaar met ijskristallen, die zich vormen door het bevriezen van vloeibaar water.

Loop_quantum_gravity

Credit: Linfoxman – Foxman (Public Domain) via Commons Wikimedia.

Drie jaar geleden kwam de groep met een wiskundig model van de LQG, waarin quantum zwaartekracht wordt gecombineerd met de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Op basis van dat model is men weer verder gaan rekenen en de uitkomst is dat voor deeltjes zonder massa, zoals fotonen, de ruimtetijd isotroop is, d.w.z. dat de eigenschappen naar alle richtingen toe exact hetzelfde zijn, maar dat het voor deeltjes met massa niet isotroop is! Bij deeltjes met massa blijkt er een voorkeursrichting in de ruimtetijd te zijn en wel de richting waarin het deeltje beweegt. Dat maakt de ruimtetijd anisotroop en derhalve ervaren alle deeltjes met massa de ruimtetijd op een andere manier. Dit betekent niet dat het heelal in z’n geheel ook een voorkeursrichting heeft. Hoe elementaire deeltjes met massa de ruimtetijd ‘ervaren’ staat los van hoe ze zich in de ruimtetijd gedragen – daarin zullen ze zich allemaal net als hun gelijke ‘soortgenoten’ hetzelfde gedragen. Bron: Science Daily.’

Comments

  1. Olaf van Kooten zegt

    Het ervaren van de ruimtetijd, houdt dat verband met het Higgs-mechanisme of is het een geheel andere “soort” “ervaring”?

    • Nee, ook Higgs bosonen hebben massa en hebben derhalve hun eigen ervaring van de ruimtetijd. Het Higgs mechanisme is er geen oorzaak van, voor zover ik dat kan beoordelen. 😀

      • Olaf van Kooten zegt

        In dat geval begrijp ik het artikel niet goed. Wat betekent dit ervaren en voorkeursrichting precies? Als in, wat is de fysieke omschrijving van deze begrippen?

        • De vraag die de groep van Lewandowski wilde oplossen was deze: “How does the space-time known to all of us emerge from the primary states of quantum gravity? And since normal space-time would be born as a result of the interaction between matter and quantum gravity, can we be certain that each type of matter definitely interacts with a space-time that has the same properties?”

          En met de deeltjes met massa kwam dit er als antwoord uit: “The FUW physicists showed that a classical space-time, which would simultaneously meet the mass condition and have the same properties in all directions, cannot be constructed. The appropriate space-time could be found only among anisotropic space-times. The preferred direction of these space-times was the particle’s direction of motion. Het is uit de bron – in dit geval Science Daily – en niet uit het wetenschappelijke artikel, dus er is weer de nodige interpretatie van wat die Polen precies bedoelen.

  2. descheleschilder zegt

    De 1 gevolgd door 66 nullen Natuurlijk de Planck lengte (10exp-33 (cm)) in het kwadraat. Dit wil echter nog niet zeggen dat er “bouwsteentjes” van de ruimte-tijd bestaan ter grootte van de Planck lengte. Dat het de meest kleine afstand is die bestaat (of beter gezegd, die gemeten kan worden) wil nog niet zeggen dat er kleinere afstanden zijn (omdat, zoals ik zoëven zei, het de kleinst afstand is die geméten kan worden). En waarom zou de ruimte-tijd kwantiseerbaar zijn, zoals deeltjes dat zijn ín de ruimte-tijd. Het is een aanname die nergens op gebaseerd is omdat ruimte-tijd iets heel anders is dan de deeltjes die er doorheen bewegen. Ik heb ooit aan Lee Smolin (een van de bedenkers van LQG een brief geschreven hoe het zat met de Heisenberg onzekerheidsrelatie’s in LQG. Later las ik in een blaadje dat Smolin de onzekerheidsrelaties van de theorie had opgesteld. De grootheden in die relaties zouden het volume van een stukje ruimte en de oppervlakte ervan zijn. Hoe kleiner de onzekerheid in dat volume, hou groter de onzekerheid van de oppervlakte die het volume omspant. Ik denk dat het moeilijk zo niet onmogelijk is om ruimte-tijd te kwantiseren, omdat in het geval van de andere krachten, de boodschapperdeeljes ín de ruimte bewegen. Overigens zijn er in de QLG structuren bekend, de zogenaamde braids (vlechten) bekend die de elementaire deeltjes voor moeten stellen. Ze komen (niet wat structuur betreft; in de theorie van Harari zijn het puntdeeltjes, en dat levert altijd problemen op) overeen met de deeltjes uit de theorie van Harari, die stelt dat quarks en leptonen bestaan uit T- en V-rishonen, die een (elektrische) lading 0 of 1/3 hebben, en als puntdeeltjes gezien worden. De rishonen stralen een kleurkracht uit door middel van massaloze gluonen (sterke wisselwerking) en een hyperkleurkracht, door middel van massaloze hypergluonen, hetgeen de zwakke kernkracht reduceert tot een residukracht. Wat betreft de voorkeursrichting die deeltjes ervaren, dat zou te maken kunnen hebben met een eventuele structuur (ter grootte van de Plancklengte) van een rishon (die ik u hier niet vertel, maar bewaar voor een eventueel boek). Maar ik geloof dat ik nu een ietsje begin af te dwalen.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.