Chuyển động của các hành tinh đặt ra giới hạn mới lên khối lượng graviton

Có thể dùng chuyển động của các hành tinh để đưa ra ước tính tốt nhất cho giới hạn trên của khối lượng graviton – một hạt giả định là lượng tử của trường hấp dẫn. Đó là kết luận của Leo Bernus tại Đài thiên văn Paris và các đồng sự, họ đã sử dụng dữ liệu đáng giá hơn một thế kỉ trong các tính toán của mình.

Minh họa graviton

Minh họa graviton, lượng tử của trường hấp dẫn

Trong các lí thuyết cố gắng đưa ra một mô tả lượng tử về lực hấp dẫn, graviton trung chuyển lực hấp dẫn giữa các vật thể khối lượng lớn. Có thể xem nó là một phiên bản hấp dẫn của photon, hạt trung chuyển lực điện từ giữa các vật tích điện. Một lí thuyết đúng về lực hấp dẫn cho đến nay vẫn chưa được phát triển, song ta có thể kiểm tra một số phương diện của các lí thuyết mới ra đời, kể cả việc chúng dự đoán graviton có khối lượng hay không.

Nếu lực hấp dẫn có tầm tác dụng vô hạn – như thuyết tương đối rộng Einstein khẳng định – thì các graviton phải không có khối lượng và chuyển động ở tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, một số lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử đề xuất rằng graviton có thể có một khối lượng cực nhỏ. Nếu điều này đúng, thì nó sẽ giới hạn tầm tác dụng của lực hấp dẫn và khống chế một giới hạn tốc độ dưới tốc độ ánh sáng đối với graviton.

Các sai lệch quỹ đạo

Các nỗ lực đo khối lượng graviton trước đây lần theo quỹ đạo của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời và kiểm tra xem có bất kì sai lệch nào so với quỹ đạo do thuyết tương đối rộng dự đoán hay không. Các quan sát gần đây về quỹ đạo Hỏa tinh do Clifforf Will tại Đại học Florida thực hiện, chẳng hạn, đề xuất rằng khối lượng graviton phải dưới 10-23 eV/c2. Để so sánh, giới hạn trên đối với khối lượng của hạt nhỏ nhất được biết – hạt neutrino – là khoảng 1 eV/c2.

Tuy nhiên, trong nghiên cứu của họ, đội Bernus lưu ý rằng các phương trình của Will chưa bao gộp khả năng graviton có khối lượng, điều đó làm sai lệch các kết quả của ông nghiêng về một kết quả khối lượng zero.

Để giải quyết sai lầm này, Bernus và các đồng sự sửa lại các lí thuyết trước đây làm cho tầm tác dụng của trường hấp dẫn là hữu hạn và các biến điều chỉnh được. Họ tích hợp lí thuyết sửa đổi này vào một mô hình gọi là INPOP17b, mô hình dự đoán chuyển động của các hành tinh, vệ tinh và tiểu hành tinh lớn trong Hệ Mặt Trời. Sử dụng vị trí của mỗi vật thể trong năm 2000 là điều kiện xuất phát, họ cho chạy mô hình lùi đến năm 1913 và chạy xuôi đến 2017. Sau đó họ so sánh vị trí theo dự đoán của các vật thể với vị trí được quan sát của chúng.

Phân tích của họ đem lại độ tin cậy 90% rằng tầm tác dụng của trường hấp dẫn không thể dưới 1,8 ´ 1013 km. Con số này tương ứng với giới hạn trên của khối lượng graviton là 6,8 ´ 10-23 eV/c2 – lớn hơn kết quả của Will. Khi có thêm dữ liệu và dữ liệu chính xác hơn về động lực học của Hệ Mặt Trời, đội nghiên cứu hi vọng sẽ ràng buộc giá trị này chặt chẽ hơn trong tương lai.

Nghiên cứu được mô tả trên tạp chí Physical Review Letters.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Ai đã phát minh ra ABC?
16/02/2020
Lâu nay người ta vẫn cho rằng các thư lại Ai Cập đã sáng chế ra bảng chữ cái đầu tiên. Tuy nhiên, đó chưa phải là toàn bộ
Toán học cấp tốc (Phần 10)
15/02/2020
e e là một số siêu việt và là một trong những hằng số cơ bản của toán học. Được gọi là hằng số Euler, nó có giá trị
Toán học cấp tốc (Phần 9)
15/02/2020
Số đại số và số siêu việt Một số đại số là nghiệm của một phương trình chứa lũy thừa của biến x, một đa thức
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 62)
15/02/2020
Chương 18 BOM KHINH KHÍ, TÊN LỬA LIÊN LỤC ĐỊA, LASER VÀ TƯƠNG LAI Sau sự phát triển bom nguyên tử, bản chất của chiến tranh
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 61)
15/02/2020
TIẾP TỤC DỰ ÁN MANHATTAN Nghiên cứu Dự án Manhattan đã khởi động. Vấn đề chính là tách U-235 ra khỏi uranium thiên nhiên.
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 42)
15/02/2020
NÓ THỰC SỰ LÀ MỘT BỘ NÃO? Mặc dù các nhà khoa học này tuyên bố rằng mô phỏng máy tính của họ về não sẽ bắt đầu
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 41)
15/02/2020
XÂY DỰNG MỘT BỘ NÃO Giống như nhiều đứa trẻ khác, tôi đã từng thích tháo rời đồng hồ, tháo rời chúng, vặn hết ốc
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 88)
14/02/2020
Neptunium Vào năm 1940, các nhà vật lí Mĩ Edwin McMillan (1907–91) và Philip Abelson (1913–2004) đã tạo ra nguyên tố đầu tiên nặng

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com