Физики из Университета Аалто в Финляндии представили новый подход к пониманию гравитации, который, по их словам, совместим со Стандартной моделью элементарных частиц. Это открытие может стать важным шагом на пути к так называемой «Теории всего».
Об этом сообщает ProIT
На протяжении долгого времени ученые пытались объединить общую теорию относительности, описывающую гравитацию как искривление пространства-времени под воздействием массы и энергии, с квантовой механикой. Однако эти две теории оказались несовместимыми между собой.
Новый взгляд на гравитацию
Попытки внедрить принципы квантовой механики в гравитацию или, наоборот, добавить гравитацию в Стандартную модель приводят к математическим парадоксам, которые не поддаются решению обычными методами. В этом контексте физики Микко Партанен и Юкка Тулкки предложили новую концепцию, которая может помочь интегрировать эти две теории.
Они предлагают рассматривать гравитацию как калибровочное поле. Концепция «Калибровочной теории» относится к квантовой теории поля, объясняющей, как элементарные частицы взаимодействуют в определенном поле. Например, заряженные частицы обмениваются фотонами, которые являются квантами электромагнитного поля. Таким образом, гравитационное взаимодействие должно происходить через обмен определенными гипотетическими частицами, квантами гравитационного поля.
«Наиболее известным калибровочным полем является электромагнитное поле. Когда электрически заряженные частицы взаимодействуют друг с другом, они взаимодействуют с помощью электромагнитного поля, которое является соответствующим калибровочным полем. Поэтому, когда у нас есть частицы, обладающие энергией, взаимодействия, которые они имеют за счет этой энергии, будут происходить с помощью гравитационного поля», — объясняет Юкка Тулкки.
Проблемы современных теорий
Существующие теории перестают быть действенными в экстремальных условиях. Например, общая теория относительности предсказывает наличие сингулярности в центре черных дыр, но не объясняет, что на самом деле происходит в этих условиях. Квантовая механика не имеет соответствующего аппарата для описания этих ситуаций.
Чтобы понять, что происходило в первые моменты после Большого взрыва, необходима полноценная теория квантовой гравитации. Ученые также пытаются ответить на вопрос об асимметрии материи и антиматерии, то есть почему наш мир состоит из вещества, а антивещества почти нет, даже если их должно было образоваться поровну во времена Большого взрыва.
Партанен и Тулкки признают, что их работа все еще далека от полноценной теории квантовой гравитации, хотя математически она показывает хорошие результаты в приближении первого порядка. Будет ли эта теория эффективной для более сложных вариантов взаимодействия, пока остается под вопросом.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Reports on Progress in Physics.