Фінські дослідники з Університету Аалто запропонували свіжий погляд на одну з найзапекліших загадок фізики — квантову теорію гравітації. Їхній підхід спирається на калібрувальні поля та чотири особливі симетрії, які дозволяють описати гравітацію так само, як електромагнітну, слабку та сильну взаємодії в Стандартній моделі.
Звичайна загальна теорія відносності чудово справляється з великими масштабами, але ламається там, де гравітація зустрічається з квантовими ефектами — біля горизонту чорних дір або в перші миті після Великого вибуху. Нова робота показує, що гравітацію можна уявити не як викривлення простору-часу, а як калібрувальне поле, подібне до тих, що вже відомі фізикам.
В основі теорії лежать симетрії U(1) — ті самі, що лежать в фундаменті електромагнетизму та відповідають за збереження електричного заряду. Вчені ввели додаткове поняття — поле розмірності простору-часу, яке допомагає «вирізати» чотиривимірні об'єкти зі складніших восьмивимірних структур, які називаються спінорами.
Побудувавши лагранжіан із восьмиспінорним представленням, дослідники вивели правила Фейнмана та перевірили, чи піддається теорія перенормуванню. На першому порядку розрахунки сходяться, а нескінченності можна усунути відомими методами. Це важлива ознака математичної стійкості, хоча повна перевірка на всіх порядках ще попереду.
Якщо теорія витримає подальші випробування, вона відкриє шлях до єдиної картини всіх фундаментальних сил. Тоді стануть доступними розрахунки процесів в екстремальних умовах — від колапсу зірок до найраніших етапів еволюції Всесвіту.
Поки що робота опублікована для обговорення в науковій спільноті. Її автори наголошують: це не остаточна теорія всього, а важливий крок, який показує, що гравітацію дійсно можна вбудувати в квантово-польовий опис нарівні з іншими силами.
