Kwantumswaartekrag
Kwantumswaartekrag is 'n veld van teoretiese fisika wat probeer om swaartekrag te beskryf volgens die beginsels van kwantummeganika. Dit handel oor omgewings waarin nóg swaartekrag nóg kwantumeffekte geïgnoreer kan word,[1] soos in die nabyheid van swartkolke of soortgelyke kompakte astrofisiese voorwerpe soos neutronsterre,[2][3] sowel as in die vroeë stadiums van die heelal oomblikke ná die Oerknal.[4]
Beskrywing[wysig | wysig bron]
Drie van die basiese natuurkragte word in die raamwerk van kwantummeganika en kwantumveldteorie beskryf: die elektromagnetiese, swak en sterk wisselwerking. Dit laat swaartekrag as die enigste wisselwerking wat nie ten volle geakkommodeer word nie. Die huidige begrip van swaartekrag berus op Albert Einstein se algemene relatiwiteitsteorie, wat sy teorie van spesiale relatiwiteit insluit en die begrip van konsepte soos tyd en ruimte aansienlik verander het.
Hoewel algemene relatiwiteit hoog aangeskryf word vanweë sy verfyndheid en akkuraatheid, is dit nie sonder beperkings nie: Die swaartekragsingulariteite in swartkolke, die ad hoc-veronderstelling van donker materie, sowel as donker energie en die verhouding daarvan tot die kosmologiese konstante is van die huidige onopgeloste geheime van swaartekrag.[5] Dit alles dui op 'n defek van die algemene relatiwiteitsteorie op verskillende skale en onderstreep die behoefte aan 'n swaartekragteorie wat in kwantummeganika sal werk. Op afstande naby die Plancklengte, soos dié naby die middel van 'n swartkolk, sal kwantumskommelings van ruimtetyd na verwagting 'n belangrike rol speel.[6]
Die mislukking van algemene relatiwiteit op galaktiese en kosmologiese skale dui ook op die belangrikheid van 'n sterker teorie. Ten laaste onderstreep die teenstrydighede tussen die voorspelde waardes van die vakuumenergie en die waargenome waardes (wat, na gelang van die geval, tot 60 of 120 grootteordes kan wees)[7] die behoefte aan 'n kwantumteorie van swaartekrag.
Die veld van kwantumswaartekrag is aktief aan die ontwikkel, en teorieë verken 'n verskeidenheid benaderings tot die probleem, waarvan die gewildste die M-teorie en luskwantumswaartekrag is.[8] Al dié benaderings het ten doel om die kwantumgedrag van die swaartekragveld te beskryf, en dit sluit nie noodwendig die eenwording van alle basiese wisselwerkings in 'n enkele wiskundige raamwerk in nie. Baie benaderings tot kwantumswaartekrag, soos die snaarteorie, probeer egter 'n raamwerk ontwikkel wat alle basiese natuurkragte beskryf. So 'n teorie word dikwels die teorie van alles genoem. Sommige van die benadrings, soos luskwantumswaartekrag, probeer dit nie doen nie; dit probeer swaartekrag apart van die ander kragte hou.
Een van die probleme met die formulering van 'n kwantumswaartekragteorie is dat regstreekse waarneming van kwantumswaartekrageffekte vermoedelik net moontlik is op lengteskale van naby die Planckskaal, by sowat 10-35 meter. Dié skaal is veel kleiner, en dus net met veel hoër energieë toeganklik, as dié wat tans beskikbaar is in hoë-energie-deeltjieversnellers. Fisici het dus nie eksperimentele data wat kan onderskei tussen die mededingende teorieë wat voorgestel word nie. [nota 1]
Notas[wysig | wysig bron]
- ↑ Kwantumeffekte in die vroeë heelal kan byvoorbeeld 'n waarneembare uitwerking op die struktuur van die huidige heelal hê, of swaartekrag kan 'n rol speel in die eenwording van al die kragte.
Verwysings[wysig | wysig bron]
- ↑ Rovelli, Carlo (2008). "Quantum gravity". Scholarpedia. 3 (5): 7117. Bibcode:2008SchpJ...3.7117R. doi:10.4249/scholarpedia.7117.
- ↑ Overbye, Dennis (10 Oktober 2022). "Black Holes May Hide a Mind-Bending Secret About Our Universe - Take gravity, add quantum mechanics, stir. What do you get? Just maybe, a holographic cosmos". The New York Times. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 16 November 2022. Besoek op 16 Oktober 2022.
- ↑ Starr, Michelle (16 November 2022). "Scientists Created a Black Hole in The Lab, And Then It Started to Glow". ScienceAlert. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 15 November 2022. Besoek op 16 November 2022.
- ↑ Kiefer, Claus (2012). Quantum gravity. International series of monographs on physics (in Engels) (3de uitg.). Oxford: Oxford University Press. pp. 1–4. ISBN 978-0-19-958520-5.
- ↑ Mannheim, Philip (2006). "Alternatives to dark matter and dark energy". Progress in Particle and Nuclear Physics (in Engels). 56 (2): 340–445. arXiv:astro-ph/0505266. Bibcode:2006PrPNP..56..340M. doi:10.1016/j.ppnp.2005.08.001. S2CID 14024934.
- ↑ Nadis, Steve (2 Desember 2019). "Black Hole Singularities Are as Inescapable as Expected". quantamagazine.org. Quanta Magazine. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 14 April 2020. Besoek op 22 April 2020.
- ↑ Koksma, Jurjen; Prokopec, Tomislav (2011). "The Cosmological Constant and Lorentz Invariance of the Vacuum State". [gr-qc].
- ↑ Penrose, Roger (2007). The road to reality : a complete guide to the laws of the universe. Vintage. p. 1017. ISBN 9780679776314. OCLC 716437154.
Skakels[wysig | wysig bron]
Hierdie artikel is in sy geheel of gedeeltelik uit die Engelse Wikipedia vertaal.
