Her Şeyin Teorisi’ne bir adım daha yaklaşıldı

Fizikteki en büyük hedeflerden biri, doğanın dört temel kuvvetini tek bir teoride birleştirmek. Elektromanyetizma, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler uzun süredir kuantum alan kuramı ile açıklanabiliyor. Ancak kütleçekim kuvveti, yani yerçekimi, hala bu kuramla bağdaştırılamıyor. Çünkü yerçekimi, Einstein’ın genel görelilik kuramıyla açıklanıyor ve bu kuram klasik fiziğe dayanıyor. İşte bu iki güçlü teorinin birleştirilememesi, modern fiziğin en büyük açmazlarından biri olarak görülüyor.

Aalto Üniversitesi’nden Mikko Partanen ve Jukka Tulkki, kütleçekimini kuantum kuramıyla uyumlu bir şekilde tanımlayan yeni bir yaklaşım geliştirdiklerini duyurdu. Araştırmaları, Reports on Progress in Physics dergisinde yayınlandı. Partanen, birkaç yıl içinde bu kuramın, evrenin doğuşu ve kara delikler gibi aşırı koşullar altındaki fiziksel olaylar hakkında derinlemesine bilgiler sağlayabileceğini düşünüyor.

Kütleçekim artık bir “alan kuramı” içinde tanımlanabiliyor

Yeni yaklaşımın temelinde, kütleçekimini de diğer üç temel kuvvet gibi bir “gauge” (ölçüm) alanı içinde tanımlamak yatıyor. Elektromanyetik kuvvette, elektrik yüklü parçacıklar bu alan aracılığıyla etkileşiyor. Benzer şekilde, enerjiye sahip parçacıkların da kütleçekim alanı aracılığıyla etkileşimde bulunduğu varsayılıyor. Bu yaklaşım, kütleçekimi Standard Model’in simetrileriyle daha uyumlu hale getiriyor.

Standard Model, elektromanyetik, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetleri açıklayan başarılı bir kuantum kuramı. Ancak kütleçekimi içine alamadığı için eksik kabul ediliyor. Partanen ve Tulkki’nin kuramı, genel göreliliğin uzay-zaman temelli simetrileri yerine, Standard Model’deki simetrilere dayalı bir kütleçekim kuramı sunuyor.

Araştırmacılar, kuramın tam olarak ispatlanması için hala çalışmalar yürütüyor. Özellikle “yeniden normalize etme” adı verilen ve hesaplamalardaki sonsuzlukları ortadan kaldıran matematiksel bir yöntemin her adımda işe yarayıp yaramadığını görmek gerekiyor. İlk aşamalarda yöntemin başarılı olduğu gösterildi, ancak daha yüksek mertebelerde de işe yarayıp yaramadığı henüz kesinleşmedi.

Partanen, “Ne zaman tamamen doğrulanır bilemiyoruz, ama birkaç yıl içinde çok daha fazla şey biliyor olacağız,” diyerek temkinli bir iyimserlik taşıyor. Kuramın bilim dünyasına açık olduğunu ve diğer araştırmacıların katkılarıyla gelişmesini umduklarını belirtiyor.

Eğer bu yeni kuantum kütleçekim kuramı başarılı olursa, evrenin başlangıcından kara deliklerin doğasına kadar pek çok soruya yanıt vermesi bekleniyor. Araştırmacılar, bu kuramın tıpkı kuantum mekaniği ve görelilik kuramı gibi bilimde yeni bir dönemi başlatabileceğini düşünüyor.
Kaynak: Aalto University