重力是其他力量的双重副本

2021-05-10 07:47:45

就物理学家已经能够确定,自然讲述了两种相互卑鄙的语言:一个用于重力,另一方面是一个。空时空的曲线讲述行星和落下的人,而所有其他力量来自量子颗粒的弹簧。

阿尔伯特爱因斯坦首先在他一般的相对论中的时空弯曲方面发言。大多数理论家都假设重力实际上推动我们通过颗粒,称为格雷顿,但尝试使用量子规则重写爱因斯坦的理论,通常产生废话。力量之间的裂痕深入,两种语法的完全统一似乎遥远。

然而,近年来,称为“双拷贝”的挡板翻译工具已经证明,令人惊讶地擅长转动某些引力实体,例如格格朗琴和黑洞,从而变得急剧更简单的量子等价物。

“世界上,这是一部跨越这种差距的分裂,”都柏林高级研究所的物理学家Leron Borsten说。

虽然引力与量子力之间的未经证实的数学关系没有明确的物理解释,但它允许物理学家在所有力量下面的共同基础上脱离几乎不可能的引力计算和提示。

西北大学的物理学家John Joseph Carrasco表示,任何与双重副本花费的人都会消失“它以不同的理解重力扎根。”

在基本物理学的一侧分裂脱离电磁力,弱力和强力。这些力中的每一个都有自己的粒子载体(或载体)和粒子响应的一些质量。例如,电磁识别使用光子推动具有充电的粒子,而强力通过用颗粒作用于称为颜色的颗粒来输送。

物理学家可以描述任何涉及这些力量的事件,作为彼此散射的一系列颗粒。该事件可能从彼此接近的两个粒子开始,并以两颗颗粒飞走。原则上,有无数的互动,可以在两者之间发生。但是理论家已经学会了如何通过优先考虑最简单,最有可能的序列来令人恐惧的准确预测。

在分裂的另一边站是重力,反叛这种治疗。

格雷那对自己反应,产生循环,浸泡等方程。他们也会促使一个粉碎的粉碎腮红。当Gravitons Mingle时,任何数量的人都可以出现,使用于其他力的优先级方案复杂化。只需写下简单的引力事务的公式就是一个漫步。

ZVI BERN和LANCE DIXON,后来加入Carrasco和Henrik Johansson,在2000年代开发了该程序,推进了弦代的旧工作,候选量子的重力理论。在字符串理论中,代表格格格琴的O形环作用于对应于其他力的载体的S形弦成对。研究人员发现,这种关系也适用于点粒子,而不仅仅是假设的字符串。

在粒子散射事件期间可能发生的所有可能相互作用的总和中,表示每个交互的数学术语分为两个部分,就像6号分裂成2×3.第一部分捕获有问题的力的性质;对于强大的力量,该术语涉及称为颜色的财产。第二个术语表达了粒子的运动 - “运动学”。

要执行双重副本,您将丢弃颜色术语并用运动术语副本替换它,将2×3转为3×3.如果6描述强力事件的结果,则双副本告诉我们9将匹配一些可比的格格扬炎事件。

双重副本有一个Achilles脚跟:在执行程序之前,理论家必须以看起来颜色术语的形式重写额外的运动学术语。这种重新格式化是艰难的,并且可能并不总是可能,因为总和被提炼以包括更具复杂的相互作用。但是,如果运动学迫使,得到重力结果就像改变2×3到3×3一样简单。

“一旦你意识到这种关系,重力是免费的,”博尔斯滕说。

该程序没有太大的物理意义,因为格格拿不是对泡隆对。但这是一个强大的数学捷径。自发展双副本以来,伯尔尼利用了大规模折扣午餐,以挑战传统智慧,以至于重力的所有粒子理论都会产生荒谬,无限的答案。

伯尔尼,卡拉斯科和其他人在一个名为Supergravity的异国情调的理论上磨掉了几年,这些理论是以数学上令人愉快的方式与伴侣粒子的伴侣颗粒平衡着格格朗顿。使用双重副本,他们已经完成了越来越精确的超级级计算。虽然Supergravity太对称来反映我们的世界,但它的简单性使其成为可能的重力可能的粒子理论树上的最低苹果。伯尔尼和公司希望将其计算成功扩展到更现实的理论。

鼓励双重副本在处理引人境地区的成功 - 爱丁堡大学的时空中最小的涟漪 - 爱丁堡大学和伦敦皇后玛丽大学的克里斯多·蒙蒂罗和克里斯怀特都使用它来重新嘲笑最极端的技巧在重力的曲目中。

黑洞着名的扭曲空间时间足够强烈以陷阱,旋转黑洞拖动周围的翘曲空间面料。方程式超硬。如果你看看旋转黑洞的方程,“你的眼睛可能会流血,”O'Connell说。

研究人员将黑洞的翘曲空间分成两块:平坦的空间时间和表示与平坦度强的偏差的术语。然后,蒙蒂罗解释了,他们询问了自己偏离术语是什么东西的双重副本。

这是。静止和纺纱的黑洞就好像它们是带电粒子的双拷贝,本集团于2014年报告。“你将这种复杂的事情减少到令人难以置信的简单,”O'Connell说。

黑洞不是实际上两份的电子副本。但他们的数学关系正在松开爱因斯坦的相对论施加在引力领域。 “我的秘密总体计划是表明您可以使用与经典EINSTEI方程组成的双重副本来计算任何内容,”O'Connell说。

最近,双拷贝从业者跳进了引力波天文学,这是通过在时空中启动的涟漪来检测远距离物体和事件的新学科。在短短几年内,伯尔尼和他的同事们使用了快捷方式来制作了从一般相对性的最先进的计算的引力波预测。

双重副本已经揭示了一种隐藏,更简单的重力,但即使是理论家们致力于探索这种关系的顾问,在那里简单来自。

“它告诉我们一些重要和原始,还是有些伎俩?”卡拉斯科说。

研究人员注意到电磁,弱势力和强力各自直接从特定的对称性 - 一种变化,这些变化不会整体改变(旋转90度的方形的方式给出了相同的方形)。

有趣的是,当用双拷贝重写时,重力似乎遵守与三个量子力相似的对称性。这是“就像有四分之一的母亲对称一样,”O'Connell说,“底层的对称性。”

全量子重力理论的途径长而不确定,双重拷贝可能不会在那里一直领导。但是它能够通过填补计算的武装的能力使理论家希望两种决斗的现代物理配方不是最终的故事。 “这是一个引人注目的例子,即有语言是为了学习,在我们传统上谈论理论的方式中,”不明显,“卡拉斯科说。