Sicim teorisi olmadan yerçekimi açıklanabilir mi?
On yıllardır fizikçilerin çoğu, sicim teorisinin, Einstein’ın doğa kanunlarını en geniş ölçekte tanımlayan genel görelilik teorisi ile doğa kanunlarını en küçük ölçekte tanımlayan kuantum mekaniği arasındaki kayıp halka olduğu konusunda hemfikirdir. Bununla birlikte, Radboud fizikçilerinin başını çektiği uluslararası bir işbirliği, sicim teorisinin bağlantıyı oluşturabilecek tek teori olmadığına dair ikna edici kanıtlar sağladı.
Sicimler olmadan, fiziğin tüm temel yasalarına uyan bir kuantum yerçekimi teorisi inşa etmenin mümkün olduğunu gösterdiler. Bulgularını geçen hafta Physical Review Letters’da anlattılar.
Gezegenlerin hareketi veya bir kara deliğin yakınından geçen ışık gibi evrenimizde işleyen yerçekimini gözlemlediğimizde, her şey Einstein’ın genel görelilik teorisinde yazdığı yasaları takip ediyor gibi görünüyor. Öte yandan, kuantum mekaniği, doğanın fiziksel özelliklerini atomların ve atom altı parçacıkların en küçük ölçeğinde tanımlayan bir teoridir. Bu iki teori, gözlemlenen her temel fiziksel fenomeni açıklamamıza izin verse de birbirleriyle çelişirler. Bugün itibariyle fizikçiler, yerçekimini hem en büyük hem de en küçük ölçekte açıklamak için iki teoriyi uzlaştırmakta ciddi zorluklar yaşıyor.
Koşulsuz
1970’lerde fizikçiler, genel görelilik teorisinin önerdiği yasaları genişleterek, bu sorunu çözmek için yeni bir fizik ilkeleri seti önerdiler. Bu sözde “sicim teorisi” ne göre, çevremizdeki her şey nokta parçacıklar tarafından değil, sicimler- titreşen tek boyutlu nesneler- tarafından oluşturulur. Sicim teorisi; girişinden bu yana, Einstein’ın genel görelilik teorisini bir kuantum kütleçekimi teorisine tamamladığı düşünülen en yaygın teorik çerçeve olmuştur.
Bununla birlikte, Radboud Üniversitesi’ndeki teorik fizikçiler tarafından yapılan yeni bir gösteri, sicim teorisinin bunu yapmanın tek yolu olmadığını gösteriyor. Teorik fizikçi Frank Saueressig, “Kütleçekimini, kuantum mekaniğini kullanarak sicim teorisinin yasalarını hiç kullanmadan açıklamanın hala mümkün olduğunu gösteriyoruz.” diyor. “Her şeyin nokta parçacıklardan oluştuğu fikrinin, sicimleri dahil etmeden hala kuantum yerçekimine uyabileceğini gösteriyoruz. Bu parçacık fiziği çerçevesi deneysel olarak da doğrulandı, örneğin CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC). ”
Deneylerde görüldü
Bilim insanları için bu alternatif teorinin kullanılması cazip çünkü sicim teorisini deneylere bağlamak son derece zordu. Fikrimiz, deneysel olarak test edilmiş olan fiziksel ilkeleri kullanır. Başka bir deyişle; hiç kimse deneylerde sicimleri gözlemlememiştir ancak parçacıklar insanların LHC deneylerinde kesinlikle gördükleri şeylerdir. Bu, teorik tahminler ve deneyler arasındaki boşluğu daha kolay kapatmamızı sağlıyor. ”
Yalnızca bir dizi yasa
Konsorsiyum, fikirlerinin parçacık fiziğinde uzun süredir devam eden sorunları çözme yeteneğine sahip olduğunu gösterdikten sonra, şu anda yeni yasalarının kara delikler düzeyinde ortaya çıkan sonuçlarını araştırıyor. “Sonuçta, yalnızca bir dizi doğa kanunu vardır ve bu set, parçacıkları fevkalade yüksek enerjilerde çarpıştırdığımızda ne olacağı veya parçacıklar bir kara deliğe düştüğünde ne olacağı da dahil olmak üzere her tür soruya uygulanabilmelidir. Görünüşte bağlantısız olan bu sorular arasında, her iki tarafta da ortaya çıkan bulmacaları çözmeye olanak tanıyan bir bağlantı olduğunu göstermek harika olurdu. ”
Çeviri: Simge KARA
Kaynak: Daha fazla bilgi: Tom Draper ve ark. Sonlu Kuantum Yerçekimi Amplitüdleri: Ekli Dizeler Yok, Fiziksel İnceleme Mektupları (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.181301 https://journals.aps.org/prl/