Определена самая маленькая часть времени
Опубликованно 22.07.2020 10:03
Наименьший возможный отрезок времени может составлять не более одной миллионной части одной миллиардной части миллиардной доли секунды. Это в соответствии с новой теорией, описывающей значение Вселенной, обладающей фундаментальным часовым свойством, чьи тики будут взаимодействовать с нашими лучшими атомными часами.
Такая идея могла бы помочь ученым приблизиться к проведению экспериментов, которые бы осветили теорию всего, всеобъемлющую структуру, которая бы примирила два столпа физики 20-го века - квантовую механику, которая рассматривает самые маленькие из существующих объектов, и относительность Альберта Эйнштейна. , который описывает самые массивные из них.
"Мы не знаем", - сказал Мартин Божовальд, физик из Университета штата Пенсильвания в Университетском парке. "Мы знаем, что все меняется, и мы описываем это изменение с точки зрения времени".
Физика представляет два противоречивых взгляда на время, добавил он. Тот, который вытекает из квантовой механики, говорит о времени как о параметре, который никогда не прекращает течь в устойчивом темпе. Другое, полученное из теории относительности, говорит ученым, что время может сокращаться и расширяться для двух наблюдателей, движущихся с разными скоростями, которые не согласятся относительно промежутка между событиями.
В большинстве случаев это несоответствие не очень важно. Отдельные области, описываемые квантовой механикой и относительностью, почти не пересекаются. Но некоторые объекты, такие как черные дыры, которые конденсируют огромную массу в невероятно крошечном пространстве, не могут быть полностью описаны без теории всего, что называется квантовой гравитацией.
В некоторых версиях квантовой гравитации само время будет квантоваться, то есть оно будет состоять из дискретных единиц, которые будут фундаментальным периодом времени. Было бы так, как если бы вселенная содержала базовое поле, которое устанавливает минимальную частоту тиков для всего, что внутри нее, вроде как знаменитое поле Хиггса, которое порождает бозонную частицу Хиггса, которая придает массу других частиц. Но для этих универсальных часов, "вместо того, чтобы обеспечивать массу, это обеспечивает время", сказал Божовальд.
Моделируя такие универсальные часы, он и его коллеги смогли показать, что они будут иметь значение для созданных человеком атомных часов, которые используют маятниковые колебания определенных атомов, чтобы обеспечить наши лучшие измерения времени. Согласно этой модели, тики атомных часов иногда будут не синхронизированы с тиками универсальных часов.
Это ограничит точность измерения времени отдельных атомных часов, а это означает, что два разных атомных часа могут в конечном итоге не согласиться с тем, как долго прошло время. Учитывая, что наши лучшие атомные часы согласуются друг с другом и могут измерять тики всего за 10 ^ (минус 19) секунд или десятую часть одной миллиардной доли миллиардной секунды, фундаментальная единица времени может быть не более 10 ^ ( минус 33) секунды, согласно документу команды, который появился в журнале Physical Review Letters.
"Что мне больше всего нравится в работе, так это аккуратность модели», - сказал в интервью Эстебан Кастро-Руис, квантовый физик из Университета Свободы Брюсселя в Бельгии, который не принимал участия в работе. "Они получают реальную оценку, которую вы в принципе можете измерить, и я нахожу это удивительным".
Исследования такого типа имеют тенденцию быть чрезвычайно абстрактными, добавил он, поэтому было приятно увидеть конкретный результат с наблюдательными последствиями для квантовой гравитации, то есть однажды можно было проверить теорию.
Хотя проверка того, что такая фундаментальная единица времени существует, находится за пределами наших текущих технологических возможностей, она более доступна, чем предыдущие предложения, такие как время Планка, говорят исследователи в своей статье. В соответствии с Вселенной, полученное из фундаментальных констант, время Планка установило бы самые малые измеряемые тики в 10 ^ (минус 44) секунд, или десятитысячную от одной миллиардной до миллиардной от миллиардной до миллиардной доли секунды.
Вопрос о том, существует ли какой-то отрезок времени, меньший, чем время Планка, является предметом споров, поскольку ни квантовая механика, ни теория относительности не могут объяснить, что происходит ниже этого масштаба. "Нет смысла говорить о времени вне этих единиц, по крайней мере, в наших нынешних теориях", - сказал Кастро-Руис.
Поскольку сама Вселенная начиналась как массивный объект в крошечном пространстве, которое затем быстро расширялось, Божовальд сказал, что космологические наблюдения, такие как тщательные измерения космического микроволнового фона, реликта Большого взрыва, могут помочь ограничить фундаментальный период времени еще на меньший уровень.
Напомним, ранее сообщалось, что ученые предложили новый метод изучения возраста Вселенной.
Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.
Категория: Наука