Selama bertahun -tahun, para ilmuwan telah mencoba menggabungkan gravitasi dengan model standar fisika partikel, yang menjelaskan tiga dari empat kekuatan utama di alam – elektromagnetisme, gaya nuklir yang kuat, dan gaya nuklir yang lemah. Gravitasi selalu rumit karena tidak cocok dengan aturan fisika kuantum. Sekarang, para peneliti di Universitas Aalto, Mikko Partanen dan Jukka Tulkki, telah membuat teori baru yang akhirnya bisa menyelesaikan teka -teki dengan “teori baru segalanya.”
“Jika ini ternyata mengarah pada teori gravitasi lapangan kuantum lengkap, maka pada akhirnya itu akan memberikan jawaban atas masalah yang sangat sulit dalam memahami singularitas di lubang hitam dan Big Bang,” kata Partanen.
“Sebuah teori yang secara koheren menggambarkan semua kekuatan dasar alam sering disebut teori segalanya,” tambahnya. “Beberapa pertanyaan mendasar tentang fisika masih tetap tidak terjawab. Misalnya, teori -teori saat ini belum menjelaskan mengapa ada lebih banyak masalah daripada antimateri di alam semesta yang dapat diamati.”
Model standar menggunakan aturan matematika yang rapi dan rapi untuk menggambarkan bagaimana partikel berinteraksi. Tetapi gravitasi, seperti yang dijelaskan oleh relativitas umum Einstein, bekerja secara berbeda-itu bergantung pada konsep ruangwaktu ruang angkasa yang kompleks dan tak terbatas. Perbedaan ini telah menyulitkan para ilmuwan untuk membawa gravitasi ke dalam kerangka yang sama dengan kekuatan lainnya.
Pendekatan baru Partanen dan Tulkki menciptakan teori gravitasi pengukur yang bekerja serupa dengan bagaimana elektromagnetisme dalam model standar. Kunci ide mereka adalah representasi delapan spinor dari Lagrangian, yang mencakup jumlah khusus yang disebut bidang dimensi ruang-waktu. Ini membantu menerjemahkan informasi spinor delapan dimensi ke dalam ruangwaktu empat dimensi yang kami alami.
Dengan menggunakan empat u (1) simetri, para peneliti mengembangkan teori gravitasi terpadu baru. Cara gravitasi bekerja dalam model mereka berasal dari simetri ini, yang mengarah langsung ke deskripsi matematika dari tensor momentum energi stres, yang merupakan istilah sumber untuk gravitasi.
Salah satu fitur penting dari gravitasi terpadu adalah bahwa ia menghasilkan versi relativitas umum yang dikenal sebagai teleparalel yang setara dengan relativitas umum (TEGT) dalam pengaturan tertentu yang disebut pengukur Weitzenböck. Ini juga memungkinkan untuk deskripsi alternatif di mana gravitasi cocok secara alami ke dalam metrik Minkowski, konsep kunci dalam teori medan kuantum.
Tidak seperti relativitas umum Einstein, di mana metrik ruangwaktu terikat langsung ke gravitasi, gravitasi terpadu memperlakukan metrik Minkowski sebagai bagian mendasar dari strukturnya. Ini berarti gravitasi dan kekuatan lain dalam model standar dapat dijelaskan bersama dalam satu kerangka matematika yang konsisten.
Salah satu tantangan terbesar dalam teori gravitasi kuantum adalah memastikan perhitungan tidak menghasilkan hasil yang tak terbatas. Untuk menyelesaikan ini, para peneliti mempelajari renormalisasi – teknik yang menyesuaikan perhitungan agar tetap terbatas. Mereka menguji metode mereka di urutan satu loop dan mengatur aturan Feynman untuk teori mereka.
Yang penting, mereka menunjukkan bahwa model mereka menghormati simetri Becchi -Rouet -Stora -Tyutin (BRST), persyaratan utama untuk teori pengukur. Teori mereka juga memiliki konstanta kopling tanpa dimensi, yang menunjukkan bahwa gravitasi terpadu dapat menjadi teori gravitasi kuantum yang sepenuhnya dapat dinormalisasi – sesuatu yang telah dilakukan oleh upaya sebelumnya.
Masih ada pekerjaan yang harus dilakukan. Satu rintangan besar adalah memastikan renormalisasi bekerja di luar perhitungan paling sederhana. “Jika renormalisasi tidak berfungsi untuk istilah tingkat tinggi, Anda akan mendapatkan hasil yang tak terbatas. Jadi penting untuk menunjukkan bahwa renormalisasi ini terus bekerja,” jelas Tulkki.
Terlepas dari tantangannya, Partanen optimis. “Saya tidak bisa mengatakan kapan, tetapi saya bisa mengatakan kita akan tahu lebih banyak tentang itu dalam beberapa tahun,” katanya. Para peneliti berharap bahwa dengan menerbitkan karya mereka sekarang, para ilmuwan lain akan memeriksanya, mengujinya, dan membantu memperbaikinya lebih lanjut.
Jika teori ini bertahan, itu bisa mengubah pemahaman kita tentang gravitasi dengan cara yang sama seperti penemuan Einstein. Sama seperti relativitas umum pada akhirnya membantu menciptakan teknologi seperti GPS, pendekatan baru ini dapat membuka pintu bagi terobosan yang tidak terduga dalam fisika.
Sumber: Universitas Aalto, Penerbitan IOP | Gambar via Depositphotos
Artikel ini dihasilkan dengan bantuan dari AI dan ditinjau oleh editor.
