Suntem cu un pas mai aproape de „teoria totului”, anunță fizicienii

O teorie unificată a totului a fost de mult timp un ideal neatins pentru oamenii de știință, din cauza faptului că gravitația nu poate fi reconciliată cu celelalte trei forțe fundamentale (electromagnetică, slabă și tare), descrise prin teoria câmpurilor cuantice (QFT).

Diferența fundamentală dintre cele două teorii constă în modul în care sunt descrise. Câmpul gravitațional — descris de teoria relativității generale a lui Albert Einstein — este o manifestare a însăși structurilor realității: spațiul-timp.

• Cum și-a salvat Pământul apa de la distrugere totală în urmă cu 4,6 miliarde de ani
• Sonda MAVEN se rotește neputincioasă după ce s-a pierdut contactul

Pe de altă parte, Modelul Standard folosește principiile QFT pentru a descrie câmpurile electromagnetic, slab și tare. Aceste câmpuri cuantice sunt definite pe spațiu-timp, adică există drept câmpuri care au o valoare în fiecare punct al spațiului-timp.

Prin urmare, reconcilierea acestor două teorii rămâne o provocare majoră. O echipă de cercetători de la Universitatea Aalto (Finlanda) a propus o nouă perspectivă asupra gravitației, menită să integreze teoria gravitațională cu Modelul Standard.

În cadrul Modelului Standard, cele trei forțe fundamentale apar ca urmare a anumitor simetrii ale câmpurilor cuantice. Fiecare forță are un tip unic de simetrie asociat, scrie InterestingEngineering.

O nouă abordare a gravitației

Pentru a crea un cadru similar pentru gravitație, cercetătorii introduc o nouă mărime matematică numită „câmp al dimensiunii spațiu-timp”. Această entitate are patru simetrii care, aplicate în fiecare punct al spațiului-timp, dau naștere câmpului gravitațional.

Cu alte cuvinte, gravitația apare natural din simetriile câmpului dimensiunii spațiului-timp, exact așa cum apar celelalte trei forțe în Modelul Standard.

Cercetătorii au descoperit că noua teorie unificată a gravitației oferă un cadru coerent pentru toate cele patru forțe fundamentale. Cel mai important, teoria s-a dovedit a fi renormalizabilă până la primul ordin, ceea ce rezolvă una dintre cele mai mari probleme ale gravitației cuantice.

O teorie renormalizabilă permite efectuarea de calcule care oferă valori finite și definibile. Acest lucru înseamnă că infinitățile pot fi eliminate prin ajustarea câtorva parametri, astfel încât rezultatele să fie semnificative. În acest caz, cadrul este renormalizabil doar până la un anumit număr de termeni în ecuații, nu complet.

Diferența fundamentală dintre cele două teorii

În cele din urmă, cercetătorii au demonstrat că, în limita clasică (fără efecte cuantice), teoria lor se reduce la echivalentul teleparalel al relativității generale, o versiune matematic echivalentă a teoriei lui Einstein.

Acest test este esențial, deoarece relativitatea generală este cea mai precisă descriere a gravitației la scară mare, de la experimente de laborator până la găuri negre. Așadar, se dovedește că teoria oferă aceleași rezultate atunci când gravitația este observată la aceste scări.

Deși este pur teoretică, această cercetare oferă o soluție potențială la problema gravitației cuantice, care persistă de aproape un secol. Ea propune o modalitate de a reconcilia gravitația și Modelul Standard într-un mod care asigură rezultate definibile și coerente.

Cercetătorii intenționează să extindă teoria pentru a funcționa și dincolo de termenii de ordinul întâi, ceea ce înseamnă că infinitățile vor putea fi eliminate în întregul proces de calcul.

Rezultatele studiului au fost publicate în Reports on Progress in Physics.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Timpul ar putea fi doar o iluzie creată de fizica cuantică

O nouă teorie a gravitației! Ce a descoperit o echipă de fizicieni?

Fizicienii au sincronizat două ceasuri atomice prin inseparabilitate cuantică

Fizica cuantică oferă o explicaţie ştiinţifică pentru existenţa sufletului, anunţă doi cercetători de renume (VIDEO)