Μια πρωτοποριακή θεωρία που ενδέχεται να οδηγήσει σε μια πλήρη κβαντική θεωρία της βαρύτητας ανέπτυξαν δύο φυσικοί από το Πανεπιστήμιο Aalto της Φινλανδίας, οι δρ Μίκο Παρτάνεν και Γιούκα Τούλκι. Αν η προσέγγισή τους αποδειχθεί επιτυχής, ενδέχεται να δώσει απαντήσεις σε θεμελιώδη προβλήματα της φυσικής, όπως η κατανόηση των ιδιομορφιών μέσα στις μαύρες τρύπες και τη φύση του Σύμπαντος στη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης.
Κβαντική βαρύτητα – Η Θεωρία των Πάντων
Στόχος τους είναι να διαμορφώσουν μια θεωρία που θα ενοποιεί όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης – το ισχυρό πυρηνικό, το ασθενές πυρηνικό, το ηλεκτρομαγνητικό και το βαρυτικό πεδίο – σε ένα ενιαίο πλαίσιο. Μια τέτοια θεωρία συχνά αποκαλείται Θεωρία των Πάντων.
«Αναζητούμε έναν τρόπο να περιγράψουμε τη βαρύτητα ως μια κατάλληλη θεωρία βαθμίδας (gauge theory), δηλαδή με αλληλεπιδράσεις μέσω ενός πεδίου, όπως συμβαίνει στην ηλεκτρομαγνητική δύναμη», εξήγησε ο δρ Τούλκι.
Η πρόκληση της συμβατότητας με το Καθιερωμένο Πρότυπο
Η πρόταση των Φινλανδών βασίζεται στη χρήση συμμετριών παρόμοιων με εκείνες του Καθιερωμένου Προτύπου της σωματιδιακής φυσικής, το οποίο περιγράφει με εξαιρετική ακρίβεια τις τρεις μη βαρυτικές δυνάμεις. Το πρόβλημα μέχρι σήμερα ήταν ότι η γενική σχετικότητα βασίζεται σε πολύ διαφορετικό είδος συμμετρίας – αυτή του καμπύλου χωροχρόνου – η οποία δεν συνδυάζεται εύκολα με τη κβαντομηχανική.
Η βαρύτητα, ως η πιο ασθενής από τις τέσσερις δυνάμεις, απαιτεί εξαιρετική ακρίβεια για να μελετηθεί σε κβαντικό επίπεδο. Γι’ αυτό και οι φυσικοί αναζητούν μια κβαντική θεωρία βαρύτητας που να λειτουργεί κάτω από συνθήκες υψηλής ενέργειας και έντονου βαρυτικού πεδίου, όπως γύρω από μαύρες τρύπες ή στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.
Η μέθοδος της ανακανονικοποίησης και το επόμενο βήμα
Η θεωρία των Παρτάνεν και Τούλκι βασίζεται σε μια μαθηματική τεχνική που ονομάζεται επανακανονικοποίηση (renormalization), η οποία επιτρέπει τη διαχείριση των απειρισμών που εμφανίζονται στις εξισώσεις των κβαντικών πεδίων. Μέχρι στιγμής, έχουν αποδείξει πως η μέθοδος δουλεύει για όρους πρώτης τάξης, αλλά απαιτείται περαιτέρω έλεγχος για να διασφαλιστεί ότι δεν εμφανίζονται άπειρα αποτελέσματα σε πιο σύνθετες περιπτώσεις.
«Αν δεν δουλέψει για όλους τους όρους, τότε η θεωρία δε στέκει. Όμως πιστεύουμε ότι θα πετύχουμε», δήλωσε ο δρ Τούλκι. Από την πλευρά του, ο δρ Παρτάνεν τόνισε: «Θα γνωρίζουμε πολλά περισσότερα μέσα στα επόμενα χρόνια».
Προς μια νέα εποχή στην κατανόηση του Σύμπαντος
Η νέα θεωρία δεν είναι ακόμα πλήρης, αλλά η προσέγγιση της με συμμετρίες παρόμοιες με εκείνες του Καθιερωμένου Προτύπου θεωρείται πολλά υποσχόμενη. Όπως επεσήμαναν οι ερευνητές, η κατανόηση της βαρύτητας άνοιξε τον δρόμο για τεχνολογίες όπως το GPS – και μια πλήρης κβαντική θεωρία βαρύτητας θα μπορούσε να φέρει αντίστοιχες επαναστάσεις στο μέλλον.
Η εργασία τους δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Reports on Progress in Physics.
VIA: FoxReport.gr
