Kvantové pole gravitace. Kredit: Aalto University.

Není žádným tajemstvím, že jedním z hlavních cílů generací fyziků je smíření dvou na první pohled zcela protikladných teorií – Einsteinovy obecné relativity, která představuje teorii gravitace a kvantové mechaniky přízračného světa částic. Prostředníkem takového smíření by měla být kompletní kvantová teorie gravitace (quantum field theory of gravity), od které vědci v podstatě očekávají, že rozlouskne singularity, které se nám teď vysmívají z nitra černých děr a z výhně Velkého třesku.

Mikko Partanen (vlevo) a Jukka Tulkki (vpravo). Kredit: Aalto University/Matti Ahlgren.

Mikko Partanen a Jukka Tulkki z finské Aalto University jsou přesvědčeni, že jejich nová kvantová teorie gravitace, jejíž popis gravitace je slučitelný se Standardním modelem částicové fyziky, otevírá cestu ke zmíněné kompletní kvantové teorii gravitace a k teorii všeho, která by měla zahrnout všechny (tedy čtyři známé) základní fyzikální síly.

Logo. Kredit: Aalto University.

Podle badatelů bylo klíčové nalézt cestu k popisu vhodné kalibrační teorie (gauge theory), čili teorie, ve které částice navzájem interagují prostřednictvím pole. Jak vysvětluje Tulkki, nejznámější kalibrační pole je určitě elektromagnetické pole. Když mezi sebou navzájem interagují elektricky nabité částice, jejich interakci zprostředkuje elektromagnetické pole. Podobně lze podle Tulkkiho říct, že když mají částice energii, tak interakce, v nichž hraje roli právě energie, by měly probíhat prostřednictvím gravitačního pole.

Standardní model částicové fyziky je vlastně kalibrační teorie, která popisuje tři základní fyzikální síly – elektromagnetickou, slabou jadernou a silnou jadernou sílu. Jde o to, jak k těmto třem silám přidat gravitaci. Jak říká Partanen, jejich hlavní myšlenka byla získat kalibrační teorii gravitace se symetrií, která bude podobná symetriím Standardního modelu. V současné době má totiž obecná relativita, která zosobňuje teorii gravitace, mimořádně odlišnou symetrii časoprostoru.

Očividně je to náročné. Cena pro vítěze je ale příliš lákavá. Kdo by nechtěl odhalit tajemství černých děr a samotného vzniku vesmíru? Nemluvě o tom, že velice teoretické výzkumy tohoto typu slibují velmi zajímavé praktické aplikace.

Video: Quantum Gravity and the Hardest Problem in Physics | Space Time

Video: Quantum Gravity: How quantum mechanics ruins Einstein's general relativity

Literatura

Aalto University 5. 5. 2025.

Reports on Progress in Physics 88: 057802.