天文发现暗示更小的空间量子化尺度

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作者：韩 珂


   
科学日报2011年7月1日报导， 欧洲航天局的"综合（Integral）"伽玛射线天文台提供的结果将极大影响对超越爱因斯坦物理学的探索。这表明，任何潜在的量子“粒”空间尺度必须比原先设想的要小得多。

爱因斯坦的广义相对论描述的引力特性假设空间是一个平滑，连续的结构。然而，量子理论暗示，空间应在最小尺度呈颗粒状，如海滩上的沙粒。

现代物理学关注的问题之一是如何把这两个概念融合起来形成单一的量子引力理论。

现在，"综合"已经给出量子空间新的严格的限制，量子粒尺度要远远小于一些量子引力理论的建议。

据测算，空间粒会影响到伽玛射线的传播方式，空间粒应“扭曲”光线，改变它们的振荡方向，即极化方向。

高能量的伽玛射线将比低能量的伽玛射线更加容易被扭曲，极化的差异可以用来估算空间粒的大小。

法国萨克莱的原子能科学家菲利普.洛朗（Philippe Laurent）和他的合作者从"综合"的IBIS的仪器搜集数据，从人类见过的最强大的伽玛射线暴之一发出的高低能量的伽玛射线寻找它们之间的极化差异。

伽玛射线暴是宇宙中已知最强的爆炸。大多数被认为在大质量恒星在超新星塌缩成中子星或黑洞的过程中，发出一个巨大的伽玛射线脉冲,持续仅仅几秒钟或几分钟，亮度超过整个星系。

伽玛射线暴041219A在2004年12月19日被发现，立即被认可为1%最高亮度的暴发。它是如此明亮，"综合"能够准确测量伽玛射线的极化差异。

洛朗博士和他的同事观测不同能量的极化差异，但在数据的精度内没有发现任何差异。

一些理论认为，空间的量子性质应该在“普朗克尺度”体现出来,即10^-35米，其中一毫米是 10^-3 米。

然而，"综合"的精度比以往任何一次观测的高1万倍，亦即空间的量子尺度必须在 10^-48 米或更小。

洛朗博士说：“这是一个基本物理非常重要的结果，将排除一些弦理论和量子环引力理论。 "

理论家们在这个新的结果下必须重新检查他们的理论。