Hvorfor snakker man om kraftbærende partikler som Gravitoner, hvis tyngdekraft ikke er en egentlig kraft? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvorfor snakker man om...

26. januar 2012

Hvorfor snakker man om kraftbærende partikler som Gravitoner, hvis tyngdekraft ikke er en egentlig kraft?

Hej Spørg om Fysik
Ifølge standardmodellen opererer man, så vidt jeg ved, med 4 naturkræfter:

  • Den stærke kernekraft
  • Den svage kernekraft
  • Den elektriske kraft
  • Tyngdekraften

Man har desuden fundet ud af, at den svage kernekraft og den elektriske kraft hænger sammen, og kun ses som selvstændige kræfter grundet symmetribrud.

For de første 3 kræfters vedkommende opererer man desuden med kraftbærende partikler, f.eks fotoner for den Elektriske kraft, og så vidt jeg husker Gluoner for den stærke kernekraft, og endelig W/Z bosoner for den svage kernekraft. Man spekulerer desuden om der findes gravitoner for tyngdekraften.

Nu kommer så (langt om længe) mit spørgsmål:

Jf. Einsteins generelle relativitetsteori, kan tyngdekraft betragtes som virkende ved, at masse krummer rumtiden, og at partikler ikke så meget oplever en tyngdekraft, men 'blot' følger en ret linie (en antagelse) i et krumt rum, og at en planet, der f.eks er i kredsløb om en stjerne, faktisk blot følger en ret linie om stjernen, der krummer ind i sig selv.

Så er mit spørgsmål: Hvorfor snakker man om kraftbærende partikler som Gravitoner, hvis tyngdekraft ikke er en egentlig kraft, men en egenskab ved rumtiden, der hvor der er masse?

Jeg er i øvrigt godt klar over, at tyngdekraft for så vidt ikke er en del af standardmodellen, selvom det tidligere skrevne kunne tyde på det. Jeg tog den med for at kunne liste de 4 kræfter.

Med venlig hilsen
N S M

Det er fuldstændigt rigtigt, det du siger om de fire naturkræfter. Det er ikke noget man har foreslået ud af den blå luft, men noget man langsomt, gennem det 20'ende århundrede, er kommet til en erkendelse af, for at opnå en teoretisk beskrivelse af naturen som: 1) stemmer med observationer og 2) hænger matematisk-logisk sammen.

Tyngdekraften er stadig en joker, fordi den er så vildt meget svagere end de andre (prøv at regne ud forholdet mellem de elektriske og de gravitationelle kræfter i en atomkerne).

Der er flere teorier der foreslår, at forene også denne kraft med de andre i kvantemekanisk forstand, men der er en komplet mangel på observationer. Lige nu venter vi spændt på de første observationer af KLASSISKE gravitationsbølger.

LIGO i USA

To super-sensitive eksperimenter, LIGO i USA og VIRGO i Europa, er klare til at opfange det første tegn på gravitationsbølger fra f.eks. et supernova kollaps, der som du er inde på, kan beskrives som en udbredelse (med lyshastighed) af en forstyrrelse af rum-tids geometrien på lidt samme måde, som en lydbølge er en rejsende forstyrrelse af tætheden af mediet.

Der rejser sig imidlertid teoretiske vanskeligheder, når man prøver at kvantisere sådanne forstyrrelser på det mikroskopiske plan. Gravitoner skulle netop være sådanne kvantiserede forstyrrelser. Netop på grund af de fundamentale teoretiske vanskeligheder, er det et spændende og perspektivrigt forskningsområde, hvor der hele tiden sker fremskridt.

Men det er en strid kamp, fordi manglen på egentlige observationer kun levner den matematiske modsigelsesfrihed som ledestjerne.

Bedste hilsner 
Peter Hansen