¿Cuáles son las implicaciones del experimento de Nesvizhevsky y los experimentos de seguimiento con neutrones ultrafríos?

Recuerdo haber leído sobre el innovador experimento de Nesvizhevsky (et al. 2001)hace unos 12 años utilizando neutrones ultrafríos que mostraron la primera evidencia experimental de la gravedad cuántica. Tengo entendido que estos experimentos se han repetido desde entonces en laboratorios de todo el mundo y se han observado resultados similares (neutrones rebotando en el reflector en un conjunto discreto de estados de energía cuantificados en lugar de variar continuamente) y más recientemente por Kobakhizde (2010), quien estaba probando la "teoría de la entropía de la gravedad" de Erik Verlinde. ¿Tengo razón sobre la reproducibilidad de los resultados de Nesvizhevsky? Si es así, estos experimentos parecen sugerir que la gravedad es, después de todo, una fuerza real y no simplemente una propiedad emergente como postula GR. Pero, ¿alguno de los resultados de estos experimentos está en conflicto con los principios de equivalencia débil/fuerte? Alguien en Yahoo! Las respuestas con el identificador OzoneGuy afirmaron que las observaciones eran explicables simplemente por difracción. Pero esto podría probarse colocando la rejilla de difracción paralela al reflector de neutrones. Entonces, ¿es simplemente difracción? ¿O hay evidencia real de la gravedad cuántica?

Técnicamente no eran experimentos de gravedad cuántica, involucraban la mecánica cuántica en un campo gravitacional, lo cual es diferente porque la parte gravitatoria puede tratarse de forma clásica.
Los lectores que no conozcan este nombre agradecerían los enlaces a una descripción básica de la obra.
Aquí hay un enlace a un artículo en coautoría de Nesvizehvsky que describe sus resultados experimentales: arxiv.org/ftp/hep-ph/papers/0502/0502081.pdf
Mitchell, ¿cómo se puede tratar la gravedad clásicamente cuando se da que la masa/energía de los neutrones es tan pequeña que la fuerza gravitacional clásica sería demasiado débil para tener algún efecto observable? Claramente, la gravedad tiene un efecto en la escala cuántica, por lo que estos experimentos demuestran que la gravedad tiene una base mecánica cuántica transportada por alguna partícula desconocida.
@MrX Edité el enlace en su publicación, lo cual es mejor que ponerlo en los comentarios. También vinculé a la página de resumen de arXiv, que generalmente se prefiere a dar un enlace de PDF, ya que muchos usuarios querrán leer el resumen antes de decidir descargar un PDF y el resumen realiza un seguimiento de las actualizaciones de las versiones de forma predeterminada y brinda acceso al historial de versiones. .

Respuestas (1)

No describiría el trabajo de Nesvizhevsky como innovador. Es un refinamiento de un tipo de experimento que se llevó a cabo por primera vez hace 38 años (Colella 1975). Para consultar un artículo de revisión reciente, véase Abele 2012.

Tampoco es una sonda de gravedad cuántica. Por el principio de equivalencia, este tipo de experimento equivale simplemente a acelerar el aparato en una región donde no hay campo gravitatorio.

La gravedad cuántica se vuelve relevante en la escala de Planck, y nada en este experimento se acercó a la escala de Planck.

Abele, 2012, http://iopscience.iop.org/1367-2630/14/5/055010

Colella, Overhauser y Werner, Phys. Rev. Lett. 34 (1975) 1472

Tiene razón en que estos experimentos no ofrecen ninguna evidencia observacional directa de la gravedad cuantificada. Sin embargo, demuestran que la gravedad tiene un efecto a nivel cuántico, ya que estos neutrones mostraron estados de energía cuantizados en función de su interacción con el campo gravitatorio de la Tierra. Incluso se especula que estos neutrones interactúan con algún tipo de materia invisible: arxiv.org/abs/1004.2981
También Sr. Crowell, eche un vistazo a este documento aquí (sección 4.2, páginas 78-79): pi.uni-hd.de/Publications/dipl_krantz.pdf
>>Según el principio de equivalencia, este tipo de experimento equivale simplemente a acelerar el aparato en una región donde no hay campo gravitatorio.<< Pero los datos experimentales muestran evidencia de las fuerzas de Yukawa así como la posibilidad de un nuevo tipo de interacción ¡en naturaleza! Entonces, lo importante aquí es que los experimentos de UCN demuestran la ruptura del principio de equivalencia en la escala cuántica.
@Mr X, los experimentos no tuvieron nada que ver con nada de eso. Eran solo sobre los niveles de energía. Un núcleo tiene una carga y crea un potencial electromagnético, y los electrones en ese potencial pueden ocupar diferentes niveles de energía. Aquí había neutrones en un potencial gravitacional y también tenían niveles de energía cuantizados. Pero el potencial en sí mismo no fue tratado de forma cuantificada, como lo sería en la teoría cuántica de campos. No hay nada aquí sobre gravitones o nuevas interacciones, solo el comportamiento de las funciones de onda de neutrones en la gravedad.
Sr. Porter, WADR, leyó, o al menos echó un vistazo al artículo al que vinculé anteriormente. Como señaló Ben Crowell, el propósito original de estos experimentos (incluido el experimento original de Colella en el '75) era probar la equivalencia débil principio. De hecho, los experimentos con neutrones ultrafríos se usaron más recientemente para probar la teoría entrópica de la gravedad propuesta por Erik Verlinde en 2009. Los resultados muestran que la gravedad no es una propiedad emergente y es una interacción fundamental como EM y las 2 fuerzas nucleares.
Aparentemente no seguí tus enlaces, porque ahora que los miro, puedo ver por qué dices cosas que suenan como una confusión total... Dices: "los datos experimentales muestran evidencia de las fuerzas de Yukawa, así como la posibilidad de un nuevo tipo de interacción en la naturaleza". No, esos documentos dicen que tales experimentos podrían detectar tales cosas si existen . Pero no hay evidencia de que existan.
(Debo agregar para los lectores que "fuerzas de Yukawa" aquí se refiere a una fuerza similar a la de Yukawa que aparece en teorías con grandes dimensiones adicionales, no las fuerzas nucleares del modelo estándar).
Antes dijiste "demuestran que la gravedad tiene un efecto a nivel cuántico", y luego "Los resultados muestran que la gravedad no es una propiedad emergente". El problema con estas declaraciones es que puedes escribir ecuaciones para "mecánica cuántica en un campo gravitacional clásico" y eso es todo lo que necesitas para explicar los resultados. La única forma en que esto sería evidencia en contra de una teoría de la gravedad emergente, es si la teoría dijera que no deberían existir fuerzas gravitatorias en escalas microscópicas, y no sé si alguna teoría seria dice eso...
La gravedad entrópica tiene un problema muy específico: dice que el número de estados fundamentales de un objeto cuántico en un campo gravitatorio debería aumentar exponencialmente con la altura. Eso debería arruinar comportamientos cuánticos completamente básicos como la interferencia de ondas, porque las ondas deberían "perderse" en el espacio de estado creciente y no tener posibilidad de encontrarse entre sí para recombinarse; esto es en Kobakhidze.
¿Cuáles son las implicaciones del experimento de Nesvizhevsky y los experimentos de seguimiento con neutrones ultrafríos?
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