Mikko Partanen és Jukka Tulkki egy olyan elméleti keretrendszert dolgoztak ki, amely összhangba hozza a gravitációt a részecskefizika standard modelljével – azzal az elmélettel, amely sikeresen leírja az erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatásokat – számol be róla a Science Alert.

Bár munkájuk még nem tekinthető a kvantumgravitáció teljes elméletének, egy lehetséges utat nyithat meg afelé.

„Ha ez az irány valóban elvezet a gravitáció kvantumtér-elméletéhez” – mondja Partanen –, „akkor közelebb kerülhetünk olyan nehéz kérdések megválaszolásához, mint a fekete lyukak és az ősrobbanás szingularitásainak természete.”

A gravitáció továbbra is a négy alapvető kölcsönhatás közül a legrejtélyesebb. Noha nagy léptékekben – például a bolygók mozgásában és az univerzum szerkezetének kialakulásában – uralkodó szerepet játszik, nehezen illeszthető a kvantumelmélethez, amely az atomi és szubatomi világ törvényeit írja le. Az általános relativitáselmélet pontosan írja le a gravitációt kozmikus méretekben, de a kvantumskálán nem működik – ott a standard modell bizonyul hatékonynak.

A tudósok évtizedek óta próbálják összehangolni ezt a két eltérő elméleti rendszert, eddig kevés sikerrel. Partanen és Tulkki mostani kutatása azonban ígéretes előrelépést jelenthet ezen a téren: a gravitációt ugyanis úgynevezett mértéktérként értelmezik – ez a kvantumtérelmélet egyik alapfogalma, amely azt írja le, hogyan hatnak kölcsön a részecskék különféle erők révén. Az elektromágnesesség például egy ilyen mértéktér, amelyen keresztül a töltött részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással. Tulkki így fogalmaz:

„A legismertebb mértéktér az elektromágneses tér… Amikor a részecskék rendelkeznek energiával, a kölcsönhatásaik – pusztán azért, mert energiájuk van – a gravitációs téren keresztül történnek.”

A kutatók a standard modell mértékelméleteiben rejlő szimmetriákra támaszkodva dolgozták ki a gravitáció új, mértékalapú megközelítését. Az eredmények pedig arra utalnak, hogy a gravitáció és a másik három alapvető erő szorosabban kapcsolódik egymáshoz, mint ahogy azt a korábbi modellekből következik.

„A gravitáció egységes térelméleti leírásának következményeit csak további, alapos kutatásokkal lehet teljes mértékben feltárni” – jegyzik meg a szerzők. A kutatók épp ezért felhívást intéznek a tudományos közösséghez, hogy teszteljék és építsenek a munkájukra.

(A cikkhez használt kép illusztráció, az AI generálta/Rakéta.hu)