Kvanteteorien om gravitation, effektive feltteorier og strenge:Fortid og nutid

Tyngdekraften er en af ​​fire fundamentale interaktioner. Den mest præcise beskrivelse af denne kraft er stadig givet af Einsteins generelle relativitetsteori, udgivet i 1915, en helt klassisk teori. Denne beskrivelse adskiller tyngdekraften fra de tre andre kræfter - stærk, svag og elektromagnetisme - alle beskrevet af kvantefelter. Derfor må ethvert forsøg på at forene de fire kræfter afhænge af en beskrivelse af tyngdekraften, der bruger kvantemekanikkens principper.

Dette har været et aktivt område inden for teoretisk fysik siden 1930'erne. En historiker og en fysiker, Alessio Rocci fra VUB i Bruxelles og Thomas Van Riet fra KU Leuven i Belgien har opstillet et historisk overblik over udviklingen af ​​kvanteteorier om tyngdekraft for at forklare vores nuværende syn på en fremtidig forenet teori om de fire kræfter. Dette arbejde er blevet offentliggjort i The European Physical Journal H .

Fysikere begyndte at undersøge kvanteteorien om gravitation i 1930'erne, idet de tog en perturbativ tilgang, overbevist om, at der ikke skulle være nogen grundlæggende forskel mellem gravitationskraften og de andre interaktioner. Det er dog stadig en meget kompleks opgave at finde en beskrivelse af gravitationsinteraktionen i henhold til kvantemekanikkens love.

Senere i århundredet begyndte Steven Weinberg, en pioner inden for både effektiv feltteori og standardmodellen for partikelfysik, en proces med krydsbefrugtning mellem disse områder og forskningsområdet kvantetyngdekraft, der producerede vores nuværende syn på Einsteins teori. Fra midten af ​​1980'erne opstillede strengteori en mulig ramme for at nærme sig kvantetyngdekraften ved hjælp af en 'top-down' tilgang. Den effektive feltteoretiske tilgang til stærke kræfter drev udviklingen af ​​'bottom-up'-perspektivet, som kulminerede i midten af ​​1990'erne.

For nylig har fysikere startet et nyt program kaldet Swampland for at overvinde den kritik af strengteori, der opstod i 2000'erne. Van Riet siger:"Det ultimative håb er, at Swampland-programmet kan føre til generelle mønstre med observationsmæssige konsekvenser."

Flere oplysninger: Alessio Rocci et al, Kvanteteorien om gravitation, effektive feltteorier og strenge:i går og i dag, The European Physical Journal H (2024). DOI:10.1140/epjh/s13129-024-00069-4

Leveret af SciencePOD