Гравитон - это гипотетическая частица. При этом "гипотетических" понятий в физике не мало, но обычно есть хоть что-то напоминающее доказательство того или иного явления. С гравитоном всё хуже. Его существование было бы очень выгодным для теории, но привязать к этому явлению какое-то подтверждение пока не удавалось.
Но всё же. Если гравитоны как частицы существуют, то они должны взаимодействовать с другими частицами. Как это может происходить? Что же, логичнее всего отталкиваться от понимания природы самих частиц. Если и те, и те частички скорее относятся к полям, то всё проще. Впрочем, мы сейчас плавно перейдем к описанию взаимодействия самих полей без их квантования.
Если и электрон, и гравитон - это "всплески" поля, а электроны тоже подвержены гравитации, то мы имеем взаимодействие полей. Гравитационное поле будет взаимодействовать и с другими полями в Стандартной модели. При этом взаимодействие универсально и минимально. Эти термины имеют математические значения, но попытаемся объяснить это на простом языке.
Похоже, что все поля взаимодействуют с гравитацией одинаково. Никаких исключений нет. Так, например, векторное поле, представляющее электромагнетизм, и векторное поле, представляющее слабое взаимодействие, взаимодействуют с гравитацией совершенно одинаково.
Поля в современной теории поля представлены через так называемую плотность Лагранжа, которую, по крайней мере в простых случаях, можно рассматривать как выражение разницы между кинетической и потенциальной энергией. И кинетическую, и потенциальную энергию можно записать в терминах геометрических переменных, таких как положения и скорости.
Вот тут и появляется гравитация. Ведь она определяет геометрию. Она определяет, немного более конкретно, как формируются внутренние произведения, например, векторов, а также определяет так называемый элемент объема, который используется при вычислении интегралов. И гравитация не делает ничего другого, поэтому ее взаимодействие с другими полями описывается как минимальное.
Обратите внимание, что взаимодействие в квантовой теории поля происходит между полями, а не частицами.
То, что делает теорию "квантовой", заключается в том, что поля представлены не числами, а некоммутирующими величинами. Если теория обладает определенными "хорошими" свойствами, то можно записать свободное поле, используя так называемые операторы рождения и уничтожения, и можно думать о поле в терминах суперпозиции собственных состояний частиц. Кстати примерно так весь зоопарк частиц и появляется. Обратите на это особое внимание!
Но в тот момент, когда поле взаимодействует с другими полями (или с самим собой, что делает гравитация), эта аккуратная картина начинает рушиться. Поэтому лучше всего задавать вопросы о (квантовом) гравитационном поле, а не о его предполагаемых квантах, гравитонах, поскольку это математические абстракции, которые не всегда обязательно соответствуют физической реальности.
Отсюда следует, что гипотетический гравитон будет взаимодействовать с другими частицами не сам, а опосредованно, используя для это поле, частью которого и является. Всё сводится к тому, что ни одна частица (уровня субатомных) не взаимодействует с другой по той простой причине, что само её существование - это скорее математический приём, нежели реальная физическая частица. Сами частицы выводят математически, а потом пытаются найти. Иногда успешно. Но само квантование не определяет взаимодействие. Поэтому, рассуждая на уровне квантовых частиц, нам следует обращать внимание на взаимодействия полей. Ну а гравитон тут не исключение и вся "красота" вопроса в спорности его существования.
--
💥 Слушайте мои подкасты по теме!
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegramпроекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!