Welche Auswirkungen haben das Nesvizhevsky-Experiment und Folgeexperimente mit ultrakalten Neutronen?

Ich erinnere mich, über das bahnbrechende Experiment von Nesvizhevsky gelesen zu haben (et al. 2001)vor etwa 12 Jahren mit ultrakalten Neutronen, die den ersten experimentellen Beweis für die Quantengravitation lieferten. Nach meinem Verständnis wurden diese Experimente seitdem in Labors auf der ganzen Welt wiederholt und ähnliche Ergebnisse beobachtet (Neutronen prallen vom Reflektor in einem diskreten Satz quantisierter Energiezustände ab, anstatt sich kontinuierlich zu ändern) und in jüngerer Zeit von Kobakhizde (2010), der testete Erik Verlindes „Entropietheorie der Gravitation“. Habe ich Recht mit der Reproduzierbarkeit von Nesvizhevskys Ergebnissen? Wenn dem so ist, scheinen diese Experimente darauf hinzudeuten, dass die Schwerkraft tatsächlich eine tatsächliche Kraft ist und nicht einfach eine emergente Eigenschaft, wie von GR postuliert. Aber stehen irgendwelche Ergebnisse dieser Experimente im Widerspruch zu den schwach/starken Äquivalenzprinzipien? Jemand auf Yahoo! Antworten mit dem Griff OzoneGuy behauptete, dass die Beobachtungen einfach durch Beugung erklärbar seien. Dies könnte jedoch getestet werden, indem das Beugungsgitter parallel zum Neutronenreflektor positioniert wird. Also ist es einfach Beugung? Oder gibt es tatsächlich Beweise für die Quantengravitation?

Technisch gesehen waren es keine Quantengravitationsexperimente, es handelte sich um Quantenmechanik in einem Gravitationsfeld, was anders ist, weil der Gravitationsteil klassisch behandelt werden kann.
Leser, die diesen Namen nicht kennen, würden sich über Links zu einer grundlegenden Beschreibung der Arbeit freuen.
Hier ist ein Link zu einem von Nesvizehvsky mitverfassten Artikel, der ihre experimentellen Ergebnisse beschreibt: arxiv.org/ftp/hep-ph/papers/0502/0502081.pdf
Mitchell, wie kann die Gravitation klassisch behandelt werden, wenn die Masse/Energie der Neutronen so klein ist, dass die klassische Gravitationskraft viel zu schwach wäre, um irgendeine beobachtbare Wirkung zu haben. Die Schwerkraft wirkt sich eindeutig auf die Quantenskala aus, daher zeigen diese Experimente, dass die Schwerkraft eine quantenmechanische Grundlage hat, die von einem unbekannten Teilchen getragen wird.
@MrX Ich habe den Link in deinen Beitrag bearbeitet, was besser ist, als ihn in die Kommentare zu setzen. Ich habe auch auf die arXiv-Zusammenfassungsseite verlinkt, die im Allgemeinen einem PDF-Link vorgezogen wird, da viele Benutzer die Zusammenfassung lesen möchten, bevor sie sich entscheiden, eine PDF-Datei herunterzuladen, und die Zusammenfassung standardmäßig Versionsaktualisierungen verfolgt und Zugriff auf den Versionsverlauf bietet .

Antworten (1)

Ich würde Nesvizhevskys Arbeit nicht als bahnbrechend bezeichnen. Es ist eine Verfeinerung eines Experimenttyps, der erstmals vor 38 Jahren durchgeführt wurde (Collella 1975). Für einen aktuellen Übersichtsartikel siehe Abele 2012.

Es ist auch keine Sonde der Quantengravitation. Nach dem Äquivalenzprinzip entspricht diese Art von Experiment einer einfachen Beschleunigung der Apparatur in einem Bereich, in dem kein Gravitationsfeld vorhanden ist.

Die Quantengravitation wird auf der Planck-Skala relevant, und nichts in diesem Experiment kam auch nur annähernd an die Planck-Skala heran.

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

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

Sie haben Recht, dass diese Experimente keine direkten Beobachtungsbeweise für die quantisierte Gravitation liefern. Sie zeigen jedoch, dass die Schwerkraft einen Einfluss auf die Quantenebene hat, da diese Neutronen aufgrund ihrer Wechselwirkung mit dem Gravitationsfeld der Erde quantisierte Energiezustände zeigten. Es gibt sogar Spekulationen, dass diese Neutronen mit einer Art unsichtbarer Materie interagieren: arxiv.org/abs/1004.2981
Auch Herr Crowell, schauen Sie sich dieses Papier hier an (Abschnitt 4.2, Seiten 78-79): pi.uni-hd.de/Publications/dipl_krantz.pdf
>>Nach dem Äquivalenzprinzip entspricht diese Art von Experiment einer einfachen Beschleunigung der Apparatur in einem Bereich, in dem es kein Gravitationsfeld gibt.<< Aber die experimentellen Daten zeigen Hinweise auf Yukawa-Kräfte sowie die Möglichkeit einer neuen Art von Wechselwirkung in der Natur! Wichtig ist hier also, dass UCN-Experimente den Zusammenbruch des Äquivalenzprinzips auf der Quantenskala demonstrieren.
@Mr X, die Experimente hatten damit nichts zu tun. Sie waren nur über Energieniveaus. Ein Kern hat eine Ladung und erzeugt ein elektromagnetisches Potential, und Elektronen in diesem Potential können unterschiedliche Energieniveaus einnehmen. Hier befanden sich Neutronen in einem Gravitationspotential und sie hatten auch quantisierte Energieniveaus. Aber das Potential selbst wurde nicht quantisiert behandelt, wie es in der Quantenfeldtheorie der Fall wäre. Hier gibt es nichts über Gravitonen oder neue Wechselwirkungen, nur das Verhalten von Neutronenwellenfunktionen in der Gravitation.
Herr Porter, WADR, haben Sie den oben verlinkten Artikel gelesen oder zumindest einen Blick darauf geworfen? Prinzip. Tatsächlich wurden Experimente mit ultrakalten Neutronen in jüngerer Zeit verwendet, um die von Erik Verlinde im Jahr 2009 vorgeschlagene entropische Gravitationstheorie zu testen . Die Ergebnisse zeigen, dass Gravitation keine emergente Eigenschaft ist und eine grundlegende Wechselwirkung wie EM und die 2 Kernkräfte ist.
Anscheinend bin ich Ihren Links nicht gefolgt, denn wenn ich sie mir jetzt ansehe, kann ich sehen, warum Sie Dinge sagen, die wie totale Verwirrung klingen ... Sie sagen: "Die experimentellen Daten zeigen Beweise für Yukawa-Kräfte sowie die Möglichkeit von eine neue Art der Interaktion in der Natur". Nein, diese Papiere sagen, dass solche Experimente in der Lage sein könnten, solche Dinge zu entdecken, wenn sie existieren . Aber es gibt keine Beweise dafür, dass sie existieren.
(Ich sollte für die Leser hinzufügen, dass sich „Yukawa-Kräfte“ hier auf eine Yukawa-ähnliche Kraft bezieht, die in Theorien mit großen zusätzlichen Dimensionen auftaucht, nicht auf die Kernkräfte des Standardmodells.)
Früher sagten Sie „sie zeigen, dass die Schwerkraft einen Einfluss auf die Quantenebene hat“ und später „Die Ergebnisse zeigen, dass die Schwerkraft keine emergente Eigenschaft ist“. Das Problem bei diesen Aussagen ist, dass Sie Gleichungen für die „Quantenmechanik in einem klassischen Gravitationsfeld“ schreiben können und das ist alles, was Sie brauchen, um die Ergebnisse zu erklären. Der einzige Weg, wie dies ein Beweis gegen eine Theorie der entstehenden Schwerkraft wäre, wäre, wenn die Theorie besagte, dass überhaupt keine Gravitationskräfte auf mikroskopischen Skalen existieren sollten, und ich weiß nicht, ob ernsthafte Theorien das sagen ...
Die entropische Gravitation hat ein sehr spezifisches Problem – sie besagt, dass die Anzahl der Grundzustände eines Quantenobjekts in einem Gravitationsfeld exponentiell mit der Höhe zunehmen sollte. Das sollte ganz grundlegendes Quantenverhalten wie die Interferenz von Wellen durcheinanderbringen, denn die Wellen sollten sich im zunehmenden Zustandsraum "verirren" und keine Chance haben, sich zu finden, um sich zu rekombinieren - das ist in Kobakhidze.
Welche Auswirkungen haben das Nesvizhevsky-Experiment und Folgeexperimente mit ultrakalten Neutronen?
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