Tyngdkraften är en av fyra grundläggande interaktioner. Den mest exakta beskrivningen av denna kraft ges fortfarande av Einsteins allmänna relativitetsteori, publicerad 1915, en helt klassisk teori. Denna beskrivning skiljer gravitationen från de andra tre krafterna – starka, svaga och elektromagnetism – alla beskrivna av kvantfält. Därför måste varje försök att förena de fyra krafterna bero på en beskrivning av gravitationen som använder kvantmekanikens principer.
Detta har varit ett aktivt område inom teoretisk fysik sedan 1930-talet. En historiker och en fysiker, Alessio Rocci från VUB i Bryssel och Thomas Van Riet från KU Leuven i Belgien har gett en historisk översikt över utvecklingen av kvantteorier om gravitation för att förklara vår nuvarande syn på en framtida enhetlig teori om de fyra krafterna. Detta arbete har publicerats i The European Physical Journal H .
Fysiker började undersöka kvantteorin om gravitation på 1930-talet, med ett störande tillvägagångssätt, övertygade om att det inte borde finnas någon grundläggande skillnad mellan gravitationskraften och de andra interaktionerna. Men att hitta en beskrivning av gravitationsinteraktionen enligt kvantmekanikens lagar är fortfarande en mycket komplex uppgift.
Senare under århundradet började Steven Weinberg, en pionjär inom både effektiv fältteori och standardmodellen för partikelfysik, en process av korsbefruktning mellan dessa områden och forskningsområdet kvantgravitation som producerade vår nuvarande syn på Einsteins teori. Från mitten av 1980-talet satte strängteorin upp ett möjligt ramverk för att närma sig kvantgravitation med hjälp av en "top-down"-metod. Den effektiva fältteoretiska inställningen till starka krafter drev utvecklingen av "bottom-up"-perspektivet, som kulminerade i mitten av 1990-talet.
Nyligen har fysiker startat ett nytt program som heter Swampland för att övervinna kritiken mot strängteorin som uppstod på 2000-talet. Van Riet säger:"Det yttersta hoppet är att Swampland-programmet kan leda till allmänna mönster med observationskonsekvenser."
Mer information: Alessio Rocci et al, Kvantteorin om gravitation, effektiva fältteorier och strängar:igår och idag, The European Physical Journal H (2024). DOI:10.1140/epjh/s13129-024-00069-4
Tillhandahålls av SciencePOD
