Гравито́н — гипотетическая безмассовая элементарная частица — переносчик гравитационного взаимодействия без электрического заряда. Должен обладать спином 2 и двумя возможными направлениями поляризации.

Термин «гравитон» был предложен в 1930-х годах, часто приписывается работе 1934 года Д. И. Блохинцева и Ф. М. Гальперина^[3][4].

Гипотеза о существовании гравитонов появилась благодаря успеху квантовой теории поля (особенно Стандартной модели) в моделировании поведения остальных фундаментальных взаимодействий с помощью подобных частиц: фотоны в электромагнитном взаимодействии, глюоны в сильном взаимодействии, W^± и Z-бозоны в слабом взаимодействии. Следуя этой аналогии — за гравитационное взаимодействие также может отвечать некая элементарная частица.

Ряд физиков отвергает саму гипотезу о гравитоне как несостоятельную^[5]. Например, если гравитоны существуют, то они должны излучаться чёрными дырами, что, вероятно, противоречит Общей теории относительности.^{[источник не указан 994 дня]}

Возможно также, что гравитоны являются квазичастицами, удобными для описания слабых гравитационных полей в масштабах длины и времени, существенно больших планковской длины и планковского времени, но непригодными для описания сильных полей и процессов с характерными масштабами, близкими к планковским.^{[источник не указан 857 дней]}

В различных теориях

Попытки расширить Стандартную модель гравитонами сталкиваются с серьёзными теоретическими сложностями в области высоких энергий (равных или превышающих планковскую энергию) из-за расходимостей квантовых эффектов (гравитация не ренормализуется). Решение этого вопроса было мотивом построения нескольких предложенных теорий квантовой гравитации (в частности, одной из попыток является теория струн). Несмотря на отсутствие в настоящее время полноценной теории квантовой гравитации, возможно квантование слабых возмущений заданного гравитационного поля в первом порядке по теории возмущений. В рамках такой линеаризованной теории элементарным возбуждением и является гравитон^[6].

Предполагаемый спин гравитона равен по той причине, что плоская гравитационная волна носит квадрупольный характер, переходя сама в себя при повороте на 180° вокруг оси, параллельной направлению распространения.

Также это следует из числа независимых компонент волновых функций гравитационного поля, которые являются гравитационными потенциалами. Из десяти компонент тензора гравитационного потенциала вследствие равенства нулю следа и четырёх дополнительных условий калибровки (аналогичных калибровке Лоренца в электродинамике) остается независимых компонент. Вследствие формулы ,^[7] связывающей значение спина с числом компонент волновых функций поля , получаем значение спина гравитона .^[8]

В теориях супергравитации также вводится гравитино (спин — ³⁄₂) — суперпартнёр гравитона.

В струнной теории гравитоны, также как и другие частицы — это состояния струн, а не точечные частицы, и в этом случае бесконечности не появляются. В то же время при низких энергиях эти возбуждения можно рассматривать как точечные частицы. То есть гравитон, как и прочие элементарные частицы — это некоторое приближение к реальности, которое можно использовать в области низких энергий.

Экспериментальное наблюдение

Из-за чрезвычайной слабости гравитационных взаимодействий, экспериментальное подтверждение — обнаружение отдельных гравитонов — в теории струн и других предсказывающих существование гравитонов теорий, в настоящее время не представляется возможным.

Гравитон в массовой культуре

• Звездолёт «Урания» в «Гриаде» А. Колпакова снабжён гравитонным двигателем.
• Звездолёты из телесериала «Звёздный путь» снабжены технологиями на основе гравитонов (искусственная гравитация, навигационный дефлектор, низкоуровневые силовые поля и т. д.)
• В серии игр Dead Space упоминается, что после того, как люди научились управлять гравитонами, подобно фотонам или другим элементарным частицам, люди смогли подчинить себе гравитацию. С помощью этой технологии люди стали перерабатывать целые планеты, с целью получения ресурсов, что, вследствие и повлекло катастрофу, описанную в игре.
• В мультфильме «Незнайка на Луне» на конференции лунных ученых.
• Гравитон упоминается в цикле про Алису Селезнёву «Приключения Алисы» Кира Булычёва.
• В 1 сезоне аниме «Некий научный Рейлган» в сериях 6 и 7 сюжет был связан с эспером, чья способность заключалась в том, что, использую алюминий как основу, он ускорял гравитоны, вследствии чего возникал взрывной эффект.
• В 26 эпизоде 6 сезона мультсериала «Футурама» профессор Фарнсворт создает из алмазной пыли линзу для микроскопа, с помощью которого помимо прочих частиц стандартной модели рассматривает гравитон. После гравитона находит частицу, которая лежит в основе всего...

См. также

• Гравитационные волны
• Квантовая гравитация
• Gravitonas — шведская поп-группа

Источники