Astrofysiker foreslår en ny teori om tyngdekraften uden en bevaringslov

Den generelle relativitetsteori er baseret på begrebet buet rum-tid. For at beskrive, hvordan felters energi og momentum er fordelt i rum-tid, samt hvordan de interagerer med gravitationsfeltet, bruges en speciel matematisk konstruktion - energi-momentum-tensoren. Dette er en slags analog af energi og momentum i almindelig mekanik.

I generel relativitetsteori anses energi-momentum-tensoren for at være uændret eller bevaret. Ligesom for eksempel i almindelig mekanik er loven om energiens bevarelse opfyldt. Denne antagelse er dog ikke altid berettiget. For eksempel, ved tilstrækkeligt høje energier opstår det såkaldte ikke-renormaliserbarhedsproblem. Teknisk betyder det, at der opstår matematiske fejl, som ikke kan elimineres.

En RUDN-astrofysiker har bygget en ny teori om tyngdekraften, hvor "lov om bevarelse" af energi-momentum-tensoren ikke er påkrævet. Undersøgelsen er publiceret i The European Physical Journal C .

"Problemet med ikke-renormaliserbarhed af Einsteins tyngdekraft er velkendt. Det har ført til snesevis af forsøg på at behandle det som en lavenergiteori. For eksempel er Einsteins klassiske ligning i strengteori blot det første led i en uendelig række af gravitationskorrektioner. Så det er muligt, at rumtidskurvatur og tyngdekraft ved høj energi og/eller inden for begivenhedshorisonten afviger fra Einsteins generelle relativitetsteori.

"Dette kan forklares på forskellige måder. Men under alle omstændigheder kan loven om bevarelse af energimomentum blive overtrådt ved høje energiniveauer," Hamidreza Fazlollahi, en kandidatstuderende ved Educational and Scientific Institute of Gravity and Cosmology af RUDN sagde universitetet.

Fazlollahi har bygget en ny gravitationsmodel. Han startede fra det såkaldte Gibbs-Duhem-forhold. Dette er en ligning, der viser, hvordan indikatorerne for dets komponenter ændrer sig i et termodynamisk system. Efter transformationerne har vi en ligning, der ligner den klassiske Einstein-ligning i form, men med forskellige faktorer og konstanter. Feltligningerne blev suppleret med to led. Den ene beskriver temperatur-entropi, og den anden beskriver ladning og interaktion.

Astrofysikeren viste, at den nye gravitationsmodel er konsistent for forskellige miljøer og kan bruges i astrofysisk og astronomisk forskning. Som et eksempel testede forfatteren den nye teori ved at beregne to stadier af universets udvikling - inflationær og accelererende ekspansion. Den nye teoris indikationer stemmer overens med eksperimentelle observationer.

"Til et eksempel på anvendelse studerede vi sfærisk symmetriske løsninger og universets udvikling på tidlige og sene tidspunkter. Modellen gav ingen uoverensstemmelser med hensyn til Einsteins tyngdekraft for vakuum," sagde Fazlollahi.

Flere oplysninger: H. R. Fazlollahi, Ikke-konserveret modificeret gravitationsteori, The European Physical Journal C (2023). DOI:10.1140/epjc/s10052-023-12003-x

Leveret af Scientific Project Lomonosov