Γιατί οι επιστήμονες αναζητούν νόμους και στοιχειώδη σωματίδια (βαρυτόνιο) που να εξηγούν τη βαρύτητα ως δύναμη;

Η κβαντική βαρύτητα προσπαθεί να συγκεράσει την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein, με τη κβαντική μηχανική. Image credit: SLAC National Accelerator Laboratory

του Γ. Παππά Τμήμα Φυσικής ΑΠΘ

Η διαφορά ανάμεσα στις δύο προσεγγίσεις του τι είναι η βαρύτητα, αλληλεπίδραση με φορέα τα βαρυτόνια ή η καμπύλωση του χωροχρόνου, έχει να κάνει με την διαφορετική οπτική μας για τη φύση της βαρύτητας ως κβαντικής ή κλασσικής προέλευσης. Η γενική σχετικότητα είναι αυτό που λέμε, μια κλασσική θεωρία, όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός που περιγράφει τις δυνάμεις ανάμεσα σε φορτία και ρεύματα με τη βοήθεια πεδίων στο χώρο, όπου εδώ των ρόλο του πεδίου τον παίζει η γεωμετρία του χωροχρόνου. Με την καθιέρωση της κβαντομηχανικής και την συνειδητοποίηση ότι η ύλη περιγράφεται κβαντομηχανικά, είδαμε ότι και τα κλασσικά πεδία που γνωρίζαμε, όπως του ηλεκτρομαγνητισμού, έπρεπε να έχουν μια κβαντική περιγραφή που να ταιριάζει στην κβαντική ύλη. Έτσι, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έγιναν φωτόνια και η περιγραφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων έγινε με όρους σωματιδιακών φορέων δυνάμεων. Σε αυτό το πλαίσιο, και αφού θεωρούμε ότι η περιγραφή της φύσης είναι ενιαία, αν η κβαντική περιγραφή είναι η τελευταία λέξη, τότε και η βαρύτητα θα πρέπει να περιγράφεται κβαντικά, όπου θα πρέπει αυτό που περιγράφεται ως καμπύλωση του χωροχρόνου να προκύπτει από τη συλλογική δράση κάποιων φορέων της βαρύτητας, τα βαρυτόνια που υπό μια έννοια είναι τα κβαντικά ξαδέλφια των βαρυτικών κυμάτων. Δυστυχώς όμως είμαστε ακόμα μακριά από μια τέτοια περιγραφή, γιατί η κβάντωση της βαρύτητας είναι ένα δύσκολο πρόβλημα, ενώ υπάρχει και κόσμος που κινείται ακολουθόντας διαφορετικές προσεγγίσεις. Πάντως, κάθε κβαντική προσέγγιση στο κλασικό της όριο πρέπει να επιστρέφει την κλασική θεωρία της γενικής σχετικότητας.

Πηγή:https://2science.gr/questions/gravity-graviton/