什么是引力子?

Leonard Kelley拥有物理学学士学位，辅修数学。他热爱学术世界，并努力不断探索。

引力有粒子吗?

我们是否经常听说相对论与量子力学的统一是一场不可能的斗争?我经常思考这个问题，也读了很多关于它的研究。从弦理论到环量子引力的理论都假设了潜在的解决方案，但也提出了自己的问题。虽然我确实喜欢这两种力的某些方面，但还有另一种选择也越来越受欢迎:如果引力和其他力一样，也有一个粒子呢?进入重子。

重力很重要

这些年来，重力也不是没有问题。牛顿的引力理论为引力力学提供了数学基础，但它也意味着引力信息的瞬时交换，这显然是不对的。不知何故，一个物体与另一个物体之间距离的变化，或者质量的波动影响了它们之间的力，但当信息向外传播时，一定会发生时间延迟。这个想法是广义相对论的部分线索，它将空间和时间合并为一个结构(De Rham 31-2)。

但就在相对论如日中天之时，另一场革命也在发生:量子力学，或者说原子世界被简化为概率云，存在的纠缠态，以及经典力学信心的丧失。它扩展了从光子开始的载流子或玻色子的概念，并将其扩展到强核力和弱核力。所以，我们最终得到了光子，W玻色子和Z玻色子，还有胶子，就是这样，对吧?（33）

回到玻色子

那么为什么重力不一样，并且有一个玻色子来对应它呢?首先，玻色子的质量与力的作用范围成反比。较重的东西不容易持续施力，而较小的物体可以在有意义的行为中施加更大的力。

但重力被施加了巨大的范围，即使它是四种力中最弱的，它也是四种力中最大的。这意味着，如果一个引力子存在，那么它的质量一定非常小，甚至可能像光子一样没有质量(同上)。

就像我们假设的光子一样。实验表明，如果一个光子确实有质量，它一定小于10^-54千克。类似的数学计算指向一个质量小于10^-58千克的引力子。质量可以告诉我们它们的速度，以及它们如何在空间中传播。

因此产生了许多不同的模型，具有不同的含义。其中之一意味着引力子的运动会导致负能量，简而言之，这对宇宙来说是毁灭性的，非常非常糟糕。显然，我们都还在这里，所以我们应该把这个数据点作为这个模型的对立面。我认为这样做是合理的。有没有其他(不太明显的)观测方法来探测它们?(同前)

黑暗中的信号

试图发现引力子的部分问题是它们在普朗克尺度下运行的尺度，在普朗克尺度下绝对质量和长度等的最小值是存在的。在寻找引力子的过程中，观察这个尺度将“非常大，以至于会坍缩成黑洞”。呵。所以我们不需要直接寻找它们，我们可以从其他来源分析它们。

其中一种可能性是通过引力波探测器LIGO。Maulik Parikh(亚利桑那州立大学)，Frank Wilczek(麻省理工学院)和George Zahariade(亚利桑那州立大学)发现，如果引力子存在，那么引力波事件将会留下“量子噪声”，这是由于在如此小的尺度上时空固有的量子性质(Lewton)。

这种噪声会在物质上留下横向(上/下)运动的信号印记，而重力波本身是纵向的(左右)。正常的引力波应该会产生这种现象，但由于引力子的吸收和发射几乎完全相同，信号实际上会被抵消。

然而，如果你的引力波处于压缩状态，平衡就会不正常，因此更容易被探测到。这里唯一的问题是压缩引力波是未知的——它们可能存在，也可能不存在。这需要一个像黑洞合并一样剧烈波动的系统来完成。

道格拉斯·辛格尔顿(加州州立大学)的研究也很有前景。他注意到引力子的轻性质，并开始思考如果它们聚集在一起是否会更容易发现它们。这就像试着测量一张纸的宽度。

相反，只需要收集一组，知道页数，你就可以计算出来。在这种情况下，我们的分组可能围绕一个黑洞合并，而Singleton已经能够证明，如果引力子发现自己在一个足够混乱的场景中，可以衰变为光子，反之亦然(Wood)。

从没有明确来源的并合中发现光子，你可能就有了间接探测。Raymond Sawyer(加州大学)发展了Singleton引力-光子转换的扩展，并研究了黑洞合并的机制，意识到这是使转换发生的完美事件。唯一的问题是?产生的光子将是微弱的无线电波，因此很难探测到。嘿，没人说重写物理学很容易，对吧?(同前)

作品的引用

德莱姆，克劳迪娅。“重新考虑重力”。《新科学家》。新科学家有限公司，2020年7月11日。31-4打印。

Lewton,托马斯。"量子引力是如何嗡嗡作响的"Quantamagazine.com．2020年7月23日，广达。2020年9月1日。

木头,查理。“发光的引力子。”《科学美国人》。2020年7月。打印。16。

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