W 1988 r. John Cardy zapytał, czy istnieje twierdzenie c w czterech wymiarach. Teraz - ćwierć wieku później - wydaje się, że miał rację.
„Wykazano, że dla d nawet jednopunktowa funkcja śladu tensora naprężenia na kuli, Sd, gdy jest odpowiednio uregulowana, definiuje funkcję c, która co najmniej do jednego rzędu pętli maleje wzdłuż Trajektorie RG i są nieruchome w stałych punktach RG, gdzie jest proporcjonalna do zwykłej anomalii konformalnej. ” powiedział Cardy. „Wykazano, że istnienie takiej funkcji c, jeśli spełnia te właściwości dla wszystkich rzędów, jest zgodne z oczekiwanym zachowaniem QCD w czterech wymiarach”.
Jego spekulacje to twierdzenie a… wiele dróg, w których pola kwantowe mogą być wzbudzane energetycznie (a), jest zawsze większe przy wysokich energiach niż przy niskich energiach. Jeśli ta teoria jest poprawna, prawdopodobnie wyjaśni fizykę poza obecnym modelem i rzuci światło na wszelkie możliwe nieznane cząstki, które zostaną ujawnione przez Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) w CERN, europejskim laboratorium fizyki cząstek w pobliżu Genewy w Szwajcarii.
„Cieszę się, jeśli dowód okaże się prawidłowy” - mówi Cardy, fizyk teoretyczny z University of Oxford w Wielkiej Brytanii. „Jestem całkowicie zaskoczony hipotezą, którą poczyniłem w 1988 r.”.
Według teoretyków Zohara Komargodskiego i Adama Schwimmera z Instytutu Nauki Weizmanna w Rehovot w Izraelu dowód teorii Cardya został przedstawiony w lipcu 2011 r. I powoli zyskuje rozgłos w środowisku naukowym, gdy inni fizycy teoretyczni odnotowują jego prace.
„Myślę, że to całkiem prawdopodobne” - mówi Nathan Seiberg, fizyk teoretyczny w Institute of Advanced Study w Princeton, New Jersey.
Dziedzina teorii kwantowej zawsze stoi na chwiejnym gruncie… wydaje się, że nikt nie może być w 100% dokładny w swoich domysłach dotyczących zachowania cząstek. Według Natura informacja prasowa, jednym z przykładów jest chromodynamika kwantowa - teoria silnej siły jądrowej, która opisuje interakcje między kwarkami i gluonami. Ten brak powoduje, że fizycy walczą o powiązanie fizyki w wysokoenergetycznej skali kwarków na krótkich dystansach z fizyką w skalach o większej odległości i niższych energiach, takich jak protony i neutrony.
„Chociaż wiele pracy poświęcono na powiązanie skal krótko- i długodystansowych dla poszczególnych teorii pola kwantowego, istnieje stosunkowo niewiele ogólnych zasad, które robią to dla wszystkich teorii, które mogą istnieć”, mówi Robert Myers, fizyk teoretyczny w Perimeter Institute w Waterloo, Kanada.
Twierdzenie Cardy'ego może jednak być odpowiedzią - w czterech wymiarach - na trzy wymiary przestrzeni i wymiar czasu. Jednak w 2008 r. Dwóch fizyków znalazło kontrprzykład kwantowej teorii pola, która nie przestrzegała reguły. Ale nie poprzestawaj na tym. Dwa lata później Seiberg i jego koledzy ponownie ocenili kontrprzykład i odkryli błędy. Odkrycia te doprowadziły do dalszych badań nad pracą Cardy'ego i pozwoliły Schwimmerowi i Komargodskiemu przedstawić swoje przypuszczenia. Ponownie, nie jest doskonały i niektóre obszary wymagają dalszego wyjaśnienia. Ale Myers uważa, że dowód jest poprawny. „Jeśli jest to kompletny dowód, staje się to bardzo potężną zasadą”, mówi. „Jeśli tak nie jest, nadal jest to ogólny pomysł, który utrzymuje się przez większość czasu”.
Według Natura- zgadza się Ken Intriligator, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, dodając, że podczas gdy matematycy wymagają dowodów wodoszczelnych, fizycy są zwykle zadowoleni z dowodów, które wydają się w większości prawidłowe, i zaintrygowani wszelkimi drogami, które można zastosować w bardziej głębokość. Matt Strassler, fizyk teoretyczny z Rutgers University w New Brunswick, New Jersey, napisał na swoim blogu 9 listopada, opisując dowód jako „uderzający”, ponieważ cały ten argument pojawia się po ustaleniu jednego eleganckiego pomysłu technicznego.
Po dokładniejszym przetestowaniu teorii Cardy'ego są szanse, że zostanie ona zastosowana bardziej uniwersalnie w obszarach teorii pola kwantowego. Może to ujednolicić fizykę, w tym obszar supersymetrii, i pomóc w ustaleniach z LHC. Twierdzenie „będzie narzędziem przewodnim dla teoretyków próbujących zrozumieć fizykę”, przewiduje Myers.
Być może praca Cardy'ego rozszerzy się nawet na fizykę materii skondensowanej, obszar, w którym teorie pola kwantowego są wykorzystywane do wyjaśnienia nowych stanów materiałów. Jedynym problemem jest to, że twierdzenie a miało dowód tylko w dwóch i czterech wymiarach - gdzie kilka obszarów fizyki skondensowanej materii obejmuje warstwy zawierające tylko trzy wymiary - dwa w przestrzeni i jeden w czasie. Myers twierdzi jednak, że nadal będą pracować nad wersją twierdzenia w nieparzystej liczbie wymiarów. „Mam tylko nadzieję, że nie zajmie to kolejnych 20 lat”, mówi.
Źródło oryginalnej historii: Nature News Release. Do dalszej lektury: Na temat renormalizacji Grupa przepływa w czterech wymiarach.
