Den allmänna relativitetsteorin bygger på begreppet krökt rum-tid. För att beskriva hur fältens energi och rörelsemängd är fördelade i rum-tid, samt hur de interagerar med gravitationsfältet, används en speciell matematisk konstruktion - energi-moment-tensoren. Detta är en sorts analog av energi och momentum i vanlig mekanik.
I allmän relativitetsteori anses energi-momentum-tensorn vara oförändrad eller bevarad. Precis som till exempel i vanlig mekanik är lagen om energibevarande uppfylld. Detta antagande är dock inte alltid motiverat. Till exempel, vid tillräckligt höga energier uppstår det så kallade icke-renormaliserbarhetsproblemet. Tekniskt sett innebär detta att det uppstår matematiska brister som inte kan elimineras.
En RUDN-astrofysiker har byggt en ny gravitationsteori, där "bevarandelagen" för energi-momentum-tensorn inte krävs. Studien publiceras i The European Physical Journal C .
"Problemet med icke-renormaliserbarhet av Einsteins gravitation är välkänt. Det har lett till dussintals försök att behandla det som en lågenergiteori. Till exempel, inom strängteorin är Einsteins klassiska ekvation bara den första termen i en oändlig serie av gravitationskorrigeringar Så det är möjligt att vid hög energi och/eller inom händelsehorisonten för svarta hål, avviker rumtidskrökning och gravitation från Einsteins allmänna relativitetsteori.
"Detta kan förklaras på olika sätt. Men i alla fall kan lagen om bevarande av energimomentum kränkas vid höga energinivåer," Hamidreza Fazlollahi, doktorand vid Educational and Scientific Institute of Gravity and Cosmology vid RUDN sa universitetet.
Fazlollahi har byggt en ny gravitationsmodell. Han utgick från den så kallade Gibbs–Duhem-relationen. Detta är en ekvation som visar hur indikatorerna för dess komponenter förändras i ett termodynamiskt system. Efter transformationerna har vi en ekvation som liknar den klassiska Einstein-ekvationen till formen, men med olika faktorer och konstanter. Fältekvationerna kompletterades med två termer. Den ena beskriver temperatur-entropi och den andra beskriver laddning och interaktion.
Astrofysikern visade att den nya gravitationsmodellen är konsekvent för olika miljöer och kan användas i astrofysisk och astronomisk forskning. Som ett exempel testade författaren den nya teorin genom att beräkna två stadier av universums utveckling - inflationsmässig och accelererande expansion. Den nya teorins indikationer överensstämmer med experimentella observationer.
"För en exempeltillämpning studerade vi sfäriskt symmetriska lösningar och universums utveckling vid tidiga och sena tider. Modellen gav inga avvikelser angående Einsteins gravitation för vakuum", sa Fazlollahi.
Mer information: H. R. Fazlollahi, Non-conserved modified gravity theory, The European Physical Journal C (2023). DOI:10.1140/epjc/s10052-023-12003-x
Tillhandahålls av Scientific Project Lomonosov
