Учёные приблизили квантовую гравитацию, интегрировав гравитационное поле в симметрии Стандартной модели

Исследователи из Университета Аалто сделали значительный шаг в области физики, предложив новую квантовую теорию гравитации. В их публикации представлена теория, которая совместима со Стандартной моделью физики элементарных частиц. Это приближает научное сообщество к созданию единой теории, связывающей гравитацию, электромагнетизм, а также сильные и слабые ядерные взаимодействия — задачи, над которой трудились многие поколения физиков.

Одним из ключевых аспектов стало описание гравитации через призму калибровочной теории, где частицы взаимодействуют посредством полей. Как объясняют авторы работы, Микко Партанен и Юкка Тулки, так же, как заряженные частицы обмениваются взаимодействиями через электромагнитное поле, частицы, обладающие энергией, взаимодействуют через гравитационное поле. Они разработали калибровочную теорию гравитации, чьи симметрии сходны с симметриями Стандартной модели, в отличие от фундаментально отличающихся симметрий пространства-времени в общей теории относительности.

Эта теория преодолевает основное противоречие между квантовой теорией поля, описывающей мир элементарных частиц, и общей теорией относительности Эйнштейна, описывающей гравитацию в масштабах космоса. Обе теории экспериментально подтверждены с высокой точностью, но остаются несовместимыми. Новая теория необходима для объяснения явлений в условиях экстремальных гравитационных полей и высоких энергий, например, в районе чёрных дыр и на заре Вселенной, где существующие теории перестают быть применимы.

Партанен и Тулки подчёркивают, что их работа ещё не завершена. Они используют процедуру перенормировки для устранения бесконечностей в расчётах. Нынешние результаты показали эффективность для так называемых «членов первого порядка», но нужно доказать её работоспособность для высших порядков. Несмотря на это, учёные уверены в успехе и приглашают научное сообщество к верификации и дальнейшему развитию этой теории.

Авторы надеются, что их теория, подобно квантовой механике и теории относительности, откроет новые горизонты для научных исследований. По словам Партанена, в ближайшие годы станет понятно, насколько успешна эта концепция. Если она будет подтверждена, то сможет ответить на сложные вопросы о сингулярностях чёрных дыр и большом взрыве, а также предложить объяснение нерешённых загадок, таких как преобладание материи над антиматерией во Вселенной.

Источник: iXBT