Voor het eerst zijn er experimentele aanwijzingen voor het bestaan van een graviton-achtig deeltje

Een internationaal team van natuurkundigen van diverse universiteiten heeft deze week bekendgemaakt dat ze er in geslaagd zijn om in een halfgeleidende kwantumvloeistof een collectieve excitatie – ook wel een aangeslagen toestand genoemd – met een spin waar te nemen, die in een zogeheten chiral graviton mode (CGM) was. Zo’n CGM is weliswaar geen graviton, maar het is er wel mee te vergelijken. Gravitonen zijn de hypothetische dragers van de zwaartekracht, de zwakste van de vier natuurkrachten. Van de andere drie zijn de dragers bekend: fotonen voor de electromagnetische kracht, gluonen voor de sterke wisselwerking en de W- en Z-bosonen voor de zwakke wisselwerking. Van gravitonen ontbrak tot nu toe elk spoor, hetgeen te maken heeft met het feit dat de zwaartekracht zo’n zwakke kracht is – hij is 10^38 keer zwakker dan de sterke wisselwerking.

Lingjie Du (Columbia University) en zijn team vonden het ‘deeltje’ in een soort gecondenseerde materie die een fractional quantum Hall effect (FQHE) vloeistof wordt genoemd, een vloeistof waarin met sterke magnetische krachten en een lage temperatuur elektronen sterke reacties aangaan. In die toestand treden veel kwantumeffecten op. Als er licht op de vloeistiof wordt geschenen zouden de elektronen volgens theoretische voorspellingen CGM’s moeten vormen en dat is nu voor het eerst ook daadwerkelijk waargenomen, waarbij gebruik werdgemaakt van gepolariseerd licht. De CGM’s hebben een spin van 2, net zoals echte gravitonen ook hebben. Zowel CGM’s als gravitonen zijn het resultaat van gekwantiseerde metrische fluctuaties, waarbij het weefsel van de ruimtetijd willekeurig in verschillende richtingen wordt getrokken en uitgerekt.

Meer over de vondst van de CGM’s vind je in het vakartikel van Jiehui Liang et al, Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids, Nature (2024).

Bron: Phys.org.