By Коли ми дивимося на світ у достатньо малому масштабі, виявляється, що він має зернисту структуру. Дерева здебільшого складаються з кварків. Сонячне проміння – це рої фотонів. Телефони працюють завдяки потокам електронів. Фізики відкрили частинки матерії, світла й більшості взаємодій, але жоден експеримент не виявив зернистих властивостей гравітації – пише Чарлі Вуд у журналі Scientific American.
Багато фізиків вважає, що гравітацію мусять передавати позбавлені маси гравітони, але вони надто слабко взаємодіють із відомими частинками, щоби їх можна було виявити. Деяким теоретикам спало на думку, що підтвердити існування гравітонів можна тоді, як вони нагромаджуються під час інтенсивних гравітаційних явищ, як-от злиття чорних дірок. У березні в часописі Physical Review Letters було опубліковано аналіз, який показує, що такі глобальні катастрофи можуть вивести гравітони із тіні.
Там, де є енергія, є і гравітація. Дуглас Сінглтон, фізик із Каліфорнійського університету, який не брав участі в нових дослідженнях, твердить, що фотони – позбавлені маси пакети променевої енергії – у вкрай рідкісних випадках можуть спонтанно перетворюватися в гравітаційні частинки. Може трапитись і зворотне: гравітони стануть фотонами. У нових дослідженнях розглянуто механізм, завдяки якому гравітони можуть вивільняти в мільярди разів більше фотонів, ніж вважалося дотепер. Це відкриття могло б полегшити підтвердження їхнього існування.
Раймонд Савієр, автор праці і фізик із Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, каже, що “загальна оцінка, заснована на густоті [гравітонів] поблизу місця зіткнення чорних дір, є близькою” до числа, завдяки якому виникло б випромінювання, яке можна виявити.
Знаючи із попередніх досліджень про те, що велика кількість інших невагомих частинок може раптово змінювати свій стан (явище, відоме як квантовий злам), Савієр створив комп’ютерну модель, щоби перевірити, чи гравітони також так поводяться. Симуляції доводять, що саме так і є: коли густина гравітонів стає достатньо великою, деякі з них раптово перетворюються в частинки випромінювання. “Це трохи схоже на несподіваний початок бурі, – порівнює Савієр. – Не видно жодних ознак, поки вона не надійде”.
У таких явищах, як злиття чорних дір, мають бути умови, за яких виникають фотони радіовипромінювання з хвилями кілометрової довжини. Цей сигнал був би дуже слабким, але, імовірно, його можна було б прийняти на Землі. На думку Савієра, у Всесвіті можуть бути ще раптовіші явища, ніж ті, що їх відкрили наразі. Науковцям треба розрізняти блиск радіохвиль, які виникли під час злиття чорних дір, від випромінювання навколишніх газів.
Але спочатку теоретики мусять перевірити, чи модель є правильною. Савієр сподівається, що майбутні симуляції доведуть, що раптове виникнення фотонів проявляється також і в більш реалістичних моделях інтенсивних гравітаційних явищ, де велика кількість гравітонів утворює складні системи. Сінглтон погоджується, що проблема вимагає більшої обчислювальної потужності, оскільки нинішні аналізи є “великим спрощенням”. “Ідеться про те, щоби заохотити людей до проведення достатньо глибоких розрахунків”.
