Гравитационное взаимодействие Гравитон

Гравитационное взаимодействие – тип фундаментального взаимодействия, который характеризуется участием гравитационного поля в процессах взаимодействия элементарных частиц. Гравитационное взаимодействие самое слабое из четырех взаимодействий. Гравитационное взаимодействие универсально: в нем участвуют все элементарные частицы. Если это взаимодействие слабое и тела движутся с нерелятивистким скоростями, то тяготение описывается теорией Ньютона. В нерелятивисткой классической физике сила взаимодействия двух точечных масс определяется формулой

F = G m₁ m₂ /r²,

где m₁, m₂ – массы частиц, G =6,67 10^-8 см³/г сек².-гравитационная постоянная Ньютона. Отношение гравитационной силы к электромагнитной силе равно 10^{- 36}, до расстояний равных комптоновской длине волны протона. Гравитационный заряд g = + (Gm)^{1/ 2}.

В случае быстропеременных полей и быстрых движений тел тяготение описывается общей теорией относительности (ОТО)Эйнштейна. Источником гравитационного поля является четырехмерный тензор энергии-импульса, у которого для покоящейся частицы отлична от нуля только одна компонента, являющаяся массой частицы.

Важнейшее свойство гравитационного поля: оно определяет геометрию пространства-времени, в котором движется материя. Основные идеи теории Эйнштейна: 1. В поле тяготения все тела движутся по геодезическим линиям в искривленном пространстве- времени.

Искривление пространства-времени определяется не только массой вещества, но и всеми видами энергии физических полей присутствующими в системе.

Изменения гравитационного поля распространяются в вакууме со скоростью света. Сравнение свойств гравитационного и других взаимодействий см. в табл.2.6

Гравитон - квант гравитационного поля, безмассовая нейтральная частица с нулевой массой покоя и спином 2 (в единицах h). Спиральность гравитона, т.е. проекция спина гравитона на направление импульса гравитона, равна = + 2,-- 2. Гравитоны, подчиняются статистике Бозе, и могут неограниченно накапливаться в одном квантовом состоянии, образуя бозе-конденсат, который представляет собой классическую гравитационную волну. См. табл.2.6.

Гравитон могут рассеиваться друг на друге: g + g → g + g .Сечение рассеяния гравитона на гравитоне: ~ L² (E/mc²)² ~ 10 ^-67 см². Теоретически вводятся: характерная масса Планка m_П = (hc/G)^1/2 = 10 ^–5 г. Энергия покоя массы Планка m_П c² = 1,2 10 ¹⁹ Гэв. Длина волны Комптона для массы Планка L = h m_п = 10 ^{– 33 см} («квант пространства»). Планковское время t_п = L/c = 10 ^{– 43} сек («квант времени»).