Al decenia, de meeste natuurkundigen zijn het erover eens dat de snaartheorie de ontbrekende schakel is tussen Einsteins algemene relativiteitstheorie, de natuurwetten op de grootste schaal beschrijven, en kwantummechanica, beschrijven ze op de kleinste schaal. Echter, een internationale samenwerking onder leiding van Radboud-fysici heeft nu overtuigend bewijs geleverd dat de snaartheorie niet de enige theorie is die de link zou kunnen vormen. Ze toonden aan dat het mogelijk is om een ​​theorie van kwantumzwaartekracht te construeren die alle fundamentele natuurwetten gehoorzaamt, zonder snaren. Ze beschreven hun bevindingen in Fysieke beoordelingsbrieven vorige week.

Wanneer we de zwaartekracht aan het werk zien in ons universum, zoals de beweging van planeten of licht dat dichtbij een zwart gat passeert, alles lijkt de wetten te volgen die Einstein in zijn algemene relativiteitstheorie heeft opgeschreven. Anderzijds, kwantummechanica is een theorie die de fysieke eigenschappen van de natuur beschrijft op de kleinste schaal van atomen en subatomaire deeltjes. Hoewel deze twee theorieën ons in staat hebben gesteld om elk waargenomen fundamenteel natuurkundig fenomeen te verklaren, ze spreken elkaar ook tegen. Vanaf vandaag, natuurkundigen hebben grote moeilijkheden om de twee theorieën met elkaar te verzoenen om de zwaartekracht op zowel de grootste als de kleinste schaal te verklaren.

Geen verplichtingen

In de jaren zeventig, natuurkundigen stelden een nieuwe reeks natuurkundige principes voor om dit probleem aan te pakken, uitbreiding van de wetten voorgesteld door de algemene relativiteitstheorie. Volgens deze zogenaamde "snaartheorie, " alles om ons heen wordt niet gevormd door puntdeeltjes, maar door touwtjes:eendimensionale objecten die trillen. Sinds de introductie, De snaartheorie is het meest wijdverbreide theoretische raamwerk waarvan wordt gedacht dat het Einsteins algemene relativiteitstheorie completeert met een theorie van kwantumzwaartekracht.

Echter, een nieuwe demonstratie van theoretisch natuurkundigen van de Radboud Universiteit laat nu zien dat snaartheorie niet de enige manier is om dit te doen. "We laten zien dat het nog steeds mogelijk is om zwaartekracht te verklaren met behulp van kwantummechanica zonder de wetten van de snaartheorie te gebruiken, ", zegt theoretisch natuurkundige Frank Saueressig. "We laten zien dat het idee dat alles uit puntdeeltjes bestaat nog steeds zou kunnen passen bij kwantumzwaartekracht, zonder snaren. Dit deeltjesfysica-raamwerk is ook experimenteel geverifieerd, bijvoorbeeld, bij de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN."

Gezien in experimenten

"Voor wetenschappers, deze alternatieve theorie is aantrekkelijk om te gebruiken omdat het buitengewoon moeilijk is geweest om de snaartheorie aan experimenten te koppelen. Ons idee maakt gebruik van de fysieke principes die al experimenteel zijn getest. Met andere woorden:niemand heeft ooit strings waargenomen in experimenten, maar deeltjes zijn dingen die mensen zeker zien bij LHC-experimenten. Hierdoor kunnen we de kloof tussen theoretische voorspellingen en experimenten gemakkelijker overbruggen."

Slechts één reeks wetten

Nadat ze hebben aangetoond dat hun ideeën in staat zijn om langdurige problemen in de deeltjesfysica op te lossen, het consortium onderzoekt momenteel de implicaties van hun nieuwe wetten op het niveau van zwarte gaten. "Ten slotte, er is maar één set natuurwetten en deze set zou van toepassing moeten zijn op allerlei vragen, waaronder wat er gebeurt als we deeltjes met fantastisch hoge energieën botsen of wat er gebeurt als deeltjes in een zwart gat vallen. Het zou fantastisch zijn om aan te tonen dat er daadwerkelijk een verband bestaat tussen deze schijnbaar losgekoppelde vragen, waardoor de puzzels aan beide kanten kunnen worden opgelost."