Können Gravitationswellen Photonen erzeugen? Wie konnten diese Photonen entdeckt werden und kann dies ein neuer Beweis für die Existenz von Gravitationswellen sein?

In einem kürzlich erschienenen Artikel (arXiv:1610.02973 [gr-qc]), der von zwei US-Universitätsprofessoren (von der California State University Fresno und der Embry Riddle Aeronautical University) verfasst wurde, wurde theoretisch gezeigt, dass masselose Teilchen wie Photonen erzeugt werden könnten durch die Gravitationswellen.

Insbesondere schrieben sie:

„Wenn der hier vorgeschlagene Erzeugungsmechanismus der elektromagnetischen Strahlung aus dem Gravitationswellenhintergrund auftritt und signifikant ist, dann würden wir vorhersagen, dass das Gravitationswellensignal auch von einem elektromagnetischen Signal begleitet sein sollte. In unserem Prozess sollte dieses elektromagnetische Signal jedoch ungefähr haben die gleiche Frequenz wie die der Gravitationswelle.So würden wir vorhersagen, dass die elektromagnetische Welle, die von der Gravitationswelle kommt, extrem lange Wellenlängen haben würde, in der Größenordnung von Hunderten von Kilometern, dh die zugehörige elektromagnetische Welle würde sehr große Wellenlängen haben.Diese Wellenlängen sind von einer solchen Länge, dass sie bis jetzt leicht unentdeckt geblieben sein könnten.

Zwei besondere Fragen, die wir stellen können, sind:

1- Wie konnten elektromagnetische Wellen mit solch großen Wellenlängen entdeckt werden?

2- Kann die Entdeckung dieser Art elektromagnetischer Wellen ein weiterer Beweis für die Existenz von Gravitationswellen sein?

Antworten (1)

Zwei Antworten auf Ihre beiden Fragen, aber lassen Sie mich zunächst sagen, dass ich weder das Papier gelesen habe, um seine Richtigkeit oder Genauigkeit noch die Parameter außer der Wellenlänge (wie Leistung und Richtwirkung) zu überprüfen. Vielleicht kannst du das erweitern.

1) Erkennung von Funkwellen mit Wellenlängen (WL) von Hunderten von Kilometern

Es wurde bereits für die Kommunikation mit untergetauchten U-Booten und die Erkennung anderer atmosphärischer und solarer Störungen durchgeführt. Die einfachste Antenne ist nur ein langes Kabel, das hinter dem Sub gezogen wird. Es ist offensichtlich nicht Hunderte von Kilometern lang, eher vielleicht 100 Meter lang. Es wird erkennen, aber es ist keine Antenne mit hoher Verstärkung oder sogar ohne Verstärkung, sondern eine verlustbehaftete Antenne. Es hängt also alles davon ab, wie viel Strom empfangen wird.

Beachten Sie, dass 100 km WL 3 KHz sind. Dieser Frequenzbereich und noch niedriger wird als VLF (very low freq) und auch niedrig genug ULF bezeichnet. Siehe den Wiki-Artikel über ULF-Wellen, er enthält auch ein Bild davon, was benötigt wird, um sie zu erzeugen, um mit den U-Booten zu kommunizieren. Es gab andere Detektoren oder Antennen für VLF und ULF, normalerweise eine verteilte Gruppe von Antennen über einen großen Bereich.

Die ganze Frage ist, welches Leistungsniveau es erkennen muss, und wie es sicherstellt, dass es von Gravitationswellen und nicht von der Sonne oder magnetischen Effekten auf der Erde usw. stammt, dh wie einzigartig es ist. Der Leistungspegel wird der kritische Parameter sein.

Da EM-Wellen stärker mit Materie interagieren als Gravitationswellen, auch wenn sie einige Größenordnungen schwächer sind (I-Leistung, an der Antenne), ist es möglicherweise immer noch einfacher, sie zu erkennen. Die Einzigartigkeit ist eine andere Frage.

2)ein weiterer Beweis für Gravitationswellen? Benötige es nicht, es wurde bereits indirekt (was dies auch wäre) und direkt erkannt. Aber es wäre ein zusätzlicher Beweis, und es könnte uns auch etwas über die Gravitationswellenparameter sagen, das das ergänzen würde, was wir direkt beobachten.

Insbesondere wenn wir die Ankunftsrichtung von einer Kombination aus 3-4 Detektoren erhalten können, könnten wir die Quelle lokalisieren, aber das wird auch ein ähnliches Problem sein wie das, was wir dafür von Gravitationswellen brauchen, weil sie eine ähnliche Wellenlänge haben ( für die Peilung) und die gleiche Geschwindigkeit (für die Zeitdifferenz der Ankunft), also ungefähr die gleichen Genauigkeiten. Dennoch könnte das verwendet werden, um sie in Bezug auf Richtung oder Ort und Zeit zu korrelieren.

Stimme 1) und 2) voll und ganz zu; Besonders zu 2): Der Beweis für den Emissionsmechanismus wäre hier das eigentliche Geschäft, nicht der Beweis für die Wellen selbst. Zu 1) Ich stimme zu, dass das Erkennen dieser Signale sehr schwierig sein wird, aber vielleicht mit vielen Antennen, Koinzidenzmessungen und sehr guten Modellen für das, was man zu sehen erwartet, möglich sein könnte.
Einverstanden, nach Durchsicht des Artikels ähnelt der vorgeschlagene Mechanismus dem Schwinger-Mechanismus für Elektron-Positron-Paare aus einem statischen starken elektrischen Feld. Das Papier berechnete nicht die Leistung oder tatsächlich die Gravitonenproduktionsrate, aber es gab eine teilweise Schätzung der Verringerung der Gravitationswellenamplitude aufgrund dessen, die integriert werden muss, um eine Schätzung der produzierten Leistung zu erhalten. Außerdem erfolgt die Berechnung für „skalare“ Photonen, dh für echte Photonen muss noch eine Berechnung durchgeführt werden. Wenn es wirklich passiert und entdeckt wird, wäre der Nachweis des Schwinder-Effekts eine neue Erkenntnis
Beachten Sie, dass GW jetzt direkt erkannt wurden .
Die neue mögliche Erkenntnis wäre, wenn der Mechanismus von Schwinger. passieren. Das Papier bezog sich auf eine Variation, die sie einen dynamischen Schwinger-Effekt nannten, der durch GWs induziert wurde. Natürlich wurden zuvor Gravitationswellen entdeckt, und es ist klar, dass dies keine Bestätigung dieses dynamischen Schwinger-Effekts ist. Ob dieser Quanteneffekt ein GR-Äquivalent hat, weiß ich nicht, aber selbst dann wäre eine experimentelle Bestätigung davon, klassisch oder quantenmechanisch, eine neue Entdeckung und Bestätigung des Quanteneffekts, und wenn klassisch auch in den Gleichungen, eine weitere Bestätigung von GR – Bob Bee 7 min
Können Gravitationswellen Photonen erzeugen? Wie konnten diese Photonen entdeckt werden und kann dies ein neuer Beweis für die Existenz von Gravitationswellen sein?
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