Forklaring af tyngdekraft uden strengteori

I årtier, de fleste fysikere er enige om, at strengteori er det manglende led mellem Einsteins generelle relativitetsteori, beskriver naturlovene i den største skala, og kvantemekanik, beskriver dem i den mindste skala. Imidlertid, et internationalt samarbejde ledet af Radboud-fysikere har nu givet overbevisende beviser for, at strengteori ikke er den eneste teori, der kunne danne forbindelsen. De demonstrerede, at det er muligt at konstruere en teori om kvantegravitation, der adlyder alle grundlæggende fysiske love, uden strenge. De beskrev deres resultater i Fysiske anmeldelsesbreve sidste uge.

Når vi observerer tyngdekraften i arbejde i vores univers, såsom bevægelse af planeter eller lys, der passerer tæt på et sort hul, alt ser ud til at følge de love, Einstein skrev ned i hans teori om generel relativitet. På den anden side, kvantemekanik er en teori, der beskriver naturens fysiske egenskaber i den mindste skala af atomer og subatomære partikler. Selvom disse to teorier har givet os mulighed for at forklare alle grundlæggende fysiske fænomener, der er observeret, de modsiger også hinanden. Fra i dag, fysikere har alvorlige vanskeligheder med at forene de to teorier for at forklare tyngdekraften på både den største og den mindste skala.

Ingen bindinger

I 1970'erne, fysikere foreslog et nyt sæt fysikprincipper for at løse dette problem, udvidelse af lovene foreslået af den generelle relativitetsteori. Ifølge denne såkaldte "strengteori, "alt omkring os er ikke dannet af punktpartikler, men ved strenge:endimensionelle objekter, der vibrerer. Siden introduktionen, strengteori har været den mest udbredte teoretiske ramme, der menes at fuldende Einsteins generelle relativitetsteori til en teori om kvantetyngdekraft.

Imidlertid, en ny demonstration fra teoretiske fysikere ved Radboud Universitet viser nu, at strengteori ikke er den eneste måde at gøre dette på. "Vi viser, at det stadig er muligt at forklare tyngdekraften ved hjælp af kvantemekanik uden overhovedet at bruge strengteoriens love, " siger teoretisk fysiker Frank Saueressig. "Vi demonstrerer, at ideen om, at alt består af punktpartikler, stadig kunne passe med kvantetyngdekraften, uden at inkludere strenge. Denne partikelfysiske ramme er også verificeret eksperimentelt, for eksempel, ved Large Hadron Collider (LHC) ved CERN."

Set i forsøg

"For videnskabsmænd, denne alternative teori er attraktiv at bruge, fordi det har været ekstremt vanskeligt at forbinde strengteori med eksperimenter. Vores idé bruger de fysiske principper, som allerede er testet eksperimentelt. Med andre ord:ingen har nogensinde observeret strenge i eksperimenter, men partikler er ting, som folk helt sikkert ser ved LHC-eksperimenter. Dette lader os lettere bygge bro mellem teoretiske forudsigelser og eksperimenter. "

Kun et sæt love

Efter at have demonstreret, at deres ideer er i stand til at løse mangeårige problemer inden for partikelfysik, konsortiet undersøger i øjeblikket de resulterende implikationer af deres nye love på niveau med sorte huller. "Trods alt, der er kun ét sæt naturlove, og dette sæt burde kunne gælde for alle slags spørgsmål, herunder hvad der sker når vi kolliderer partikler med fantastisk høje energier eller hvad der sker når partikler falder ned i et sort hul. Det ville være fantastisk at demonstrere, at der faktisk er en forbindelse mellem disse tilsyneladende afbrudte spørgsmål, som gør det muligt at løse de gåder, der dukker op på begge sider."