Fińscy badacze z Uniwersytetu Aalto zaproponowali świeże spojrzenie na jedną z najbardziej uporczywych zagadek fizyki – kwantową teorię grawitacji. Ich podejście opiera się na polach cechowania i czterech szczególnych symetriach, które pozwalają opisać grawitację w podobny sposób, jak oddziaływania elektromagnetyczne, słabe i silne w Modelu Standardowym.
Zwykła ogólna teoria względności doskonale radzi sobie z dużymi skalami, ale załamuje się tam, gdzie grawitacja spotyka się z efektami kwantowymi – przy horyzoncie czarnych dziur czy w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu. Nowa praca pokazuje, że grawitację można przedstawić nie jako zakrzywienie czasoprzestrzeni, ale jako pole cechowania, podobne do tych, które są już znane fizykom.
U podstaw teorii leżą symetrie U(1) – te same, które leżą u fundamentów elektromagnetyzmu i odpowiadają za zachowanie ładunku elektrycznego. Naukowcy wprowadzili dodatkowe pojęcie – pole wymiaru czasoprzestrzeni, które pomaga „wycinać” czterowymiarowe obiekty z bardziej złożonych ośmiowymiarowych struktur, zwanych spinorami.
Konstruując lagrangian z ośmiospinorową reprezentacją, badacze wyprowadzili reguły Feynmana i sprawdzili, czy teoria poddaje się renormalizacji. W pierwszym rzędzie obliczenia są zbieżne, a nieskończoności można usunąć znanymi metodami. To ważny przejaw matematycznej stabilności, chociaż pełna weryfikacja we wszystkich rzędach jest jeszcze przed nami.
Jeśli teoria przetrwa dalsze testy, otworzy drogę do jednolitego obrazu wszystkich fundamentalnych sił. Wtedy możliwe staną się obliczenia procesów w ekstremalnych warunkach – od kolapsu gwiazd po najwcześniejsze etapy ewolucji Wszechświata.
Na razie praca została opublikowana do dyskusji w społeczności naukowej. Jej autorzy podkreślają: to nie jest ostateczna teoria wszystkiego, ale ważny krok, który pokazuje, że grawitację rzeczywiście można wbudować w kwantowo-polowy opis na równi z innymi siłami.
