O descoperire matematică ar putea dezvălui secretele Universului

Cum poate fi unificată teoria gravitațională a lui Einstein cu mecanica cuantică? Aceasta este o provocare care ne-ar putea oferi informații profunde despre fenomene precum găurile negre și nașterea Universului, transmite Noi.md cu referire la descopera.ro.

Acum, un nou studiu, realizat de cercetători de la Chalmers University of Technology, Suedia, și MIT, SUA, prezintă rezultate care aruncă o nouă lumină asupra unor provocări importante în înțelegerea gravitației cuantice.

O mare provocare în fizica teoretică modernă este găsirea unei teorii care să poată descrie toate legile naturii într-un singur cadru – care să conecteze teoria generală a relativității a lui Albert Einstein, să descrie universul la scară largă, și mecanica cuantică, care descrie lumea noastră la nivel atomic. O astfel de teorie a „gravitației cuantice” ar include atît o descriere macroscopică, cît și una microscopică a naturii.

„Ne străduim să înțelegem legile naturii, iar limbajul în care acestea sînt scrise este matematica. Atunci cînd căutăm răspunsuri la întrebări din fizică, sîntem adesea conduși spre noi descoperiri și în matematică. Această interacțiune este deosebit de proeminentă în căutarea gravitației cuantice „, explică Daniel Persson, profesor la Universitatea Chalmers.

Un model simplificat al gravitației cuantice

Un exemplu de fenomen care necesită acest tip de descriere unificată este reprezentat de găurile negre. O gaură neagră se formează atunci cînd o stea suficient de grea se extinde și se prăbușește sub propria forță gravitațională, astfel încît toată masa sa este concentrată într-un volum extrem de mic.

Acum, cercetătorii au arătat cum apare gravitația dintr-un sistem mecanic cuantic special, într-un model simplificat pentru gravitația cuantică numit „principiul holografic”.

Noul studiu, publicat în revista Nature Communications, poate oferi, de asemenea, noi informații despre misterioasa energie întunecată. În teoria generală a relativității a lui Einstein, gravitația este descrisă ca un fenomen geometric. Conform teoriei lui Einstein, chiar și spațiul gol – „starea de vid” a universului – are o structură geometrică bogată.

Energia întunecată, responsabilă pentru expansiunea Universului

Dacă am privi acest vid la nivel microscopic, am observa fluctuații sau ondulații mecanice cuantice, cunoscute sub numele de energie întunecată. Această formă misterioasă de energie este cea care, dintr-o perspectivă mai largă, este responsabilă pentru formarea accelerată a universului.

Această nouă lucrare ar putea duce la noi informații despre cum și de ce apar aceste ondulații microscopice, precum și despre relația dintre teoria gravitației a lui Einstein și mecanica cuantică, un lucru care le-a scăpat oamenilor de știință timp de decenii.

„Aceste rezultate deschid posibilitatea de a testa alte aspecte, cum ar fi descrierea microscopică a găurilor negre. Sperăm, de asemenea, să putem folosi aceste noi conexiuni în viitor pentru a deschide noi drumuri în matematică”, spune Daniel Persson.