Хронотопологические флуктуации

Как измерить анизотропию времени?

Космический эксперимент может начинается с пульсаров — природных часов, тикающих с поразительной точностью. Радиоволны от этих объектов проходят сквозь Млечный Путь и приходят на Землю с задержкой, зависящей от частоты. Классическая дисперсия вносит задержку, пропорциональную обратному квадрату частоты, но если вакуум вдоль пути слегка «растянут» — если планковский интервал t; изменяется от точки к точке — то задержка будет отличаться от классического закона. Чтобы уловить это, можно использовать не один пульсар, а сотню — для создания трёхмерной карты задержек. Остаточные сигналы, которые не удастся объяснить плотностью межзвёздной среды, могут коррелировать с направлениями на крупные гравитационные структуры — такие как скопление Шапли. В этих направлениях ожидается, что t; слегка флуктурирует (например, волны низкой частоты опаздывают сильнее, чем можно было бы ожидать).
Переход к квантовому описанию гравитации требует рассматривать время, как динамическую переменную, подверженную флуктуациям на планковском масштабе. Анизотропия планковского времени — возможное проявление таких флуктуаций — до недавнего времени оставалась недоступной для прямого измерения. Попытаемся же предложить стратегию, которая позволяет выйти на достаточный уровень чувствительности без прямого доступа к планковским масштабам.

Физическая основа эффекта.

В модифицированных теориях гравитации с дополнительным скалярным полем ; константы ;, G, c становятся функциями координаты. Планковское время тогда также зависит от положения. Градиент ; вдоль линии зрения создаёт разницу фазовых скоростей для квантов с разной энергией. Для радиоволн это проявляется как дополнительная задержка.

Космологический канал: многопульсарный радиохронометр.

Пульсары миллисекундного периода служат естественными метрономами. Массив из 100 таких объектов, равномерно покрывающих небесную сферу, позволяет построить трёхмерную карту электронной плотности Галактики. После вычитания классической дисперсии остаются остаточные задержки, коррелированные с направлениями на крупномасштабные структуры (Шапли, Великий аттрактор).

Систематические эффекты и их подавление.

- Межзвёздная среда: сезонное движение Земли на 2 а.е. создаёт разную базу; корреляция сигнала с направлением на Шапли, но не с галактической плоскостью, отделяет хронотопологический эффект.
- Лабораторный шум: термические флуктуации при 10 мК; подавление за счёт дифференциальной схемы и усреднения по 100 кристаллам.
- Инструментальная систематика: кросс-калибровка и межконтинентальные радио-базelines частично устраняют ошибки.

Предложенная стратегия сможет перевести проблему измерения анизотропии времени из разряда философских в разряд экспериментальных. Комбинируя космический радио-хронометр и криогенный кристалл, а возможно и другие методы, перспективе возможно выйти на уровень чувствительности, достаточный для измерения относительного изменения планковского интервала без прямого доступа. Результат — независимо от обнаружения сигнала — станет первым прямым измерением структуры времени на фундаментальном уровне и откроет путь к хронометрической астрономии как новой области экспериментальной космологии.