对GRB090510g-射线爆发的解读并提出一项实验建议
http://www.stdaily.com 2010年01月04日 来源: 前沿科学 作者: 沈致远

沈致远

关键词:g-射线爆发,光子色散,随机量子空间(SQS),狭义相对论,量子交缠,非定域性

 

作者在《论随机量子空间及有关问题》(以下简称原论文)〔1〕中提出“光子色散说”,原论文(6.9)式给出光速随频率或波长变化的色散方程:

.                 (1)  

Planck长度,是光速在零频率下的极限值。

200959日晚822分,NASA费米g-射线空间望远镜记录到发生在73亿光年处GRB090510 的一次g-射线爆发,206名作者的论文在Nature网上发表〔2,3〕,并附有详细的补充材料〔4〕。基本观测数据如下:

g-射线源直线距离:.

低能和高能g-射线到达时差:.

低能g-射线能量:;波长:.

高能g-射线能量:;波长:.

Planck常量。

 根据随机量子空间(SQS)理论(1)式计算之时差理论值为:

.      (2)

 

(2)式中取近似由于。以观测数据及代入(2)式得到:

.                   (3a)

以观测数据及光子之长程代入(2)式得到:

.       (3b)

其中换算因子为:

(3b)式所对应的色散方程为:

.             (4)

1)式及(4)式的两种色散方程可统一表达为:

, .   5

5)式中即(4)式,对应于(3b)式;SQS理论的(1)式,对应于(3a)式。

从表面看,观测数据似乎更接近于(3b)式及的(5)式,但〔2,3,4〕论文作者并不认同。经过对数据的大量统计分析,他们得出结论:此次观测结果使得理论“非常难以置信”(highly implausible),而对理论并未严重设限”(significantly constrained)。如此看来,这次对GRB090510的观测结果既未肯定也未否定SQS理论(1)式之色散方程。

实际上,这类观测无法肯定g-射线源发出时之原始时差,而且还须考虑g-光子在漫长旅途中是否会发生变化,因此很难得出确定结论。

作者提出一实验方案,可直接验证SQS理论引入之光子长程,并可检验量子力学具有争议的“非定域性”(non-locality)。

量子力学认为:处于交缠(entanglement)态的一对光子,即使相隔无穷远,两者之间仍有瞬时相互作用。SQS理论则认为:一对光子保持交缠的最大距离小于其波长之长程:

.                    (6)

建议以实验检验(6)式。

在高能加速器中,一对正反费米子对头碰,产生一对以相反方向飞行的光子,这对光子是否处于交缠态可由测定其自旋是否相关判定。设最大交缠距离为,由(6)式解出光子波长为:

,                  (7)

对应的光子能量为:

,             (8)

在对头碰两侧各距离处设立两个自旋检测器。从低到高连续调节正反粒子对的能量。在时,所产生的一对交缠光子自旋是相关的,注意在达到的某一能量时,如观察到这对光子自旋突然变为不相关,就证明(6)式是正确的。(6)式如成立就意味着:SQS理论引入的光子长程确实存在,狭义相对论应作相应修正;一对光子保持交缠的距离确实为其长程所限,无距离限制的“非定域性”不可能成立。

一个实验可判定狭义相对论及量子力学两者是否都需要修正,一举两得!此实验值得做。位于LHCTevatron两加速器能量范围内。希望不久能看到实验结果。

致谢

作者对纽约大学高等理工学院 Leo Birenbaum 教授提供的宝贵帮助,表示衷心感谢。

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