Mecánica cuántica después de la detección de ondas gravitacionales

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Por supuesto, todo el mundo ya sabe de la detección de ondas gravitacionales.

Pero, dado que la Relatividad general y la Mecánica cuántica no se llevan bien , ¿podemos decir ahora que esta detección demuestra que la Mecánica cuántica no se aplica realmente y que la Relatividad general prevaleció?

Otra pregunta: ¿cómo podemos identificar el origen de la onda (digamos si es el resultado del Big Bang u otro gran evento)?

EDITAR 16-2-2016

Estaba leyendo un artículo hoy y pensé en compartirlo aquí; Básicamente dice que sin un tercer detector no podemos triangular la señal. Algunos científicos probaron formas de observar la luz del evento directamente después de las observaciones de la ola, pero no pudieron detectar la fusión simplemente porque está demasiado lejos o demasiado débil para ser observada con nuestra tecnología actual.

— Chris Barakat
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Fue una fusión de agujeros negros, no del Big Bang. Las ondas gravitacionales primordiales tienen una longitud de onda aún más larga, probablemente demasiado larga para LIGO,

— James K

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La física cuántica y la relatividad NO son teorías competitivas. Son teorías complementarias, con relatividad sobre lo que sucede a escalas masivas y cuánticas hablando de escalas realmente pequeñas. La controversia es que nadie sabe realmente cómo unificar a estos dos demonios. Lo que quieren los físicos es una teoría que, de una vez, describe cómo funciona todo. Tal vez una elegante ecuación o un conjunto de reglas simples. Ni siquiera estamos seguros de que tal cosa exista, pero sería bueno si existiera, porque esa teoría sería el pilar del logro científico humano. El problema es que nadie sabe realmente cómo.

— Shayne

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No más que la observación de ondas de luz refuta la mecánica cuántica.

La luz tiene propiedades tanto de una partícula como de una onda. A bajas energías, la naturaleza de las partículas de la luz es difícil de detectar: las ondas de radio están hechas de fotones, pero los fotones de ondas de radio individuales son bastante difíciles de detectar. No estoy seguro de que hayamos detectado directamente fotones individuales con energías por debajo de la banda infrarroja.

Las ondas gravitacionales (probablemente) también tienen una naturaleza de onda y de partículas. El campo gravitacional probablemente esté cuantizado. Pero a las frecuencias y sensibilidad a las que opera LIGO, los cuantos individuales no se pueden medir. Entonces, esta detección no prueba la ascendencia de GR sobre QM.

En todo caso, comprender eventos extremos como las fusiones de agujeros negros podría conducir a una comprensión teórica de la naturaleza cuántica de la gravedad.

— James K
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Gracias por su respuesta, realmente me ayudó a entender la idea. Lo marcaré como la respuesta en un par de horas para darles un poco más de tiempo para otras respuestas también

— Chris Barakat

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@Odin: esperar un par (o más bien algo así como 5 o 7) días parece mejor que solo un par de horas, ya que los expertos no siempre están detrás de su pantalla ...

— Olivier Dulac

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Probablemente no haya experimentos razonables que puedan detectar un gravitón individual. Aquí razonable significa cosas como "no es lo suficientemente grande como para colapsar en un agujero negro" y "detecta al menos un gravitón por edad del universo". arxiv.org/abs/gr-qc/0601043 Y este evento realmente no está cerca de donde esperarías la gravitación cuántica. Para agujeros negros de 30 masas solares, el radio de Schwarzschild es algo así como

m, pero la longitud de Planck es algo así como

m.

10^{5}

$10^5$

10^{- 35}

$10^{-35}$

— Robin Ekman

1

Por supuesto, en comparación con algo como el sistema solar, esto es extremo: una distancia de

UA del sol (es decir, aquí en la tierra), el radio de curvatura es del orden de

m, en la superficie del sol unos

m. Pero la gravitación es muy débil, por lo que todavía tiene muchos órdenes de magnitud de la gravitación cuántica. (Tenga en cuenta que el radio de curvatura grande = curvatura pequeña. Una esfera grande es menos curva que una pequeña.)

1

$1$

10^{12}

$10^{12}$

5 \cdot 10^{8}

$5\cdot 10^8$

— Robin Ekman

Por cierto, si alguien conoce las energías de los fotones de energía más baja que se han observado directa o indirectamente, me interesaría.

— James K

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El impacto de esta medición en el estado de la gravitación cuántica es exactamente cero.

La afirmación adecuada de la incompatibilidad de la relatividad general y la mecánica cuántica es que la teoría cuántica de campo de la relatividad general no es renormalizable . La renormalización significa esencialmente que la teoría está bien definida en todas las escalas de energía, lo que parece una demanda razonable de una teoría fundamental propuesta.

Entonces, lo que sabemos es que tomando la relatividad general clásica y cuantificándola, no obtenemos una teoría fundamental de la gravitación cuántica. Esto no excluye otras teorías cuánticas de gravitación propuestas, por ejemplo, LQG o teoría de cuerdas.

Además, la forma en que funciona la física es que las nuevas teorías deben reducirse a las antiguas en los dominios de aplicabilidad de las antiguas. Cualquiera que sea la teoría cuántica correcta de la gravitación, su límite de baja energía debe cuantificarse como relatividad general, y el límite clásico es la relatividad general clásica. Simplemente no es cierto que tenga que elegir entre la relatividad general o la mecánica cuántica.

Entonces, esta medición de una predicción de la relatividad general clásica no hace absolutamente nada para mostrar que no existe un modelo de gravitación mecánico cuántico. No podría, porque ya tenemos un modelo de gravitación de mecánica cuántica: la relatividad general cuantificada. No es tan "agradable" como nos gustaría, pero eso solo lo descarta como la teoría fundamental .

— Robin Ekman
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2

Este sitio atrae respuestas de muy alta calidad. He votado a favor de todo (y no hago eso ... casi nunca ...)

— javadba

De hecho .. Muy inteligentes respuestas @javadba

— Chris Barakat

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Otra pregunta, ¿cómo podemos identificar el origen de la onda (digamos que si es el resultado del Big Bang u otro gran evento)?

(Solo estoy respondiendo esta parte de la pregunta, ya que James ya ha respondido la parte principal sobre GR vs QM).

LIGO ha producido una imagen que muestra su mejor estimación de dónde estaban estos dos agujeros negros:

Todo lo que pueden decir es, en algún lugar del cielo del sur. En el futuro, una red de más detectores permitirá identificar dichos eventos con mucha más precisión.

— Andy
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1

Eso es realmente increíble ... Gracias por compartir esto

— Chris Barakat

1

Solo un detector más en línea hará una gran diferencia. Los dos detectores LIGO solo pudieron localizar este evento en una región de 600 grados cuadrados. Durante la conferencia de prensa, una vez que los científicos declararon que después de que el detector Virgo entre en funcionamiento a fines de este año, deberían poder reducirlo a un número de un solo dígito de grados cuadrados. Esa es un área de espacio lo suficientemente pequeña para que los alcances ópticos de respuesta rápida detecten el resplandor posterior esperado de la fusión de las estrellas de neutrones (último párrafo de conclusión) .

— Dan Neely

1

Si desea un poco más de detalles nuevos sobre esa parte de la pregunta, consulte la edición el 16-2-2016 @Andy :)

— Chris Barakat

1

La capacidad de localizar fuentes debería obtener otra gran mejora en un par de años ahora que LIGO India ha sido aprobada por el gobierno indio .

— Chris Mueller

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$m_{graviton} < 1.2 × 10^{−22} \frac{eV}{c^2}$ $1.9 × 10^{−41} kg$

Refs: https://www.youtube.com/watch?v=vy5vDtviIz0&feature=youtu.be&t=1h5m23s https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102 (página 8)

— colnegn
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Un poco demasiado corto tal vez. ¿Referencia?

— Hohmannfan

1

Aunque el descubrimiento gemelo de Gravitational Waves y Black Hole podría no afectar directamente el estado de QM, indirectamente podría traer nuevas "sorpresas". Por ejemplo, en este enlace: http://news.discovery.com/space/weve-detected- ondas-gravitacionales-tan-que-160213.htm Comentan que: "Por alguna razón, el giro final del agujero negro es más lento de lo esperado, lo que indica que los dos agujeros negros colisionaron a baja velocidad, o estaban en una configuración de colisión que hizo que su momento angular combinado se contrarrestara entre sí "Eso es muy curioso; ¿por qué la naturaleza haría eso?", Dijo Lehner. Y el comentario final es: "Este primer rompecabezas podría deberse a una física básica que no se ha considerado, pero de manera más emocionante podría revelar alguna física" nueva "o exótica que está interfiriendo con las predicciones de la relatividad general". ¡Guauu! "Interferir con la relatividad general" es una forma educada de sugerir que podría estar equivocado. Entonces, tal vez QM podría acudir al rescate de Gen.Relativity en lugar de al revés.

— Francisco Muller
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