Gravetat quàntica en bucle: què és? Aquesta és la qüestió que tractarem en aquest article. Per començar, definirem les seves característiques i la informació de fets, i després ens familiaritzarem amb el seu oponent: teoria de cordes, que considerarem de forma general per a la comprensió i la interrelació amb la gravetat quàntica de bucle.
Introducció
Una de les teories que descriuen la gravetat quàntica és un conjunt de dades sobre la gravetat en bucle a nivell quàntic de l'organització de l'Univers. Aquestes teories es basen en el concepte de discreció tant del temps com de l'espai a l'escala de Planck. Permet realitzar la hipòtesi d'un univers pulsant.
Lee Smolin, T. Jacobson, K. Rovelli i A. Ashtekar són els fundadors de la teoria de la gravetat quàntica de bucle. L'inici de la seva formació cau als anys 80. segle XX. D'acord amb les afirmacions d'aquesta teoria, els "recursos" -temps i espai- són sistemes de fragments discrets. Es descriuen com a cèl·lules de la mida de quants, que es mantenen unides d'una manera especial. Tanmateix, arribant a grans mides, observem una suavització de l'espai-temps, i ens sembla continu.
Gravetat en bucle i partícules de l'univers
Una de les "característiques" més sorprenents de la teoria de la gravetat quàntica de bucle és la seva capacitat natural per resoldre alguns problemes de física. Us permet explicar molts problemes relacionats amb el model estàndard de física de partícules.
L'any 2005 es va publicar un article de S. Bilson-Thompson, que hi va proposar un model amb un Rishon Harari transformat, que va prendre la forma d'un objecte de cinta estesa. Aquest últim s'anomena cinta. El potencial estimat suggereix que podria explicar el motiu de l'organització independent de tots els subcomponents. Després de tot, aquest fenomen és el que provoca la càrrega de color. El model de preó anterior per si mateix considerava les partícules puntuals com l'element bàsic. Es va postular la càrrega de color. Aquest model permet descriure les càrregues elèctriques com una entitat topològica, que pot sorgir en el cas de la torsió de la cinta.
El segon article d'aquests coautors, publicat l'any 2006, és un treball en el qual també van participar L. Smolin i F. Markopolu. Els científics han proposat la suposició que totes les teories de la gravetat en bucle quàntic, incloses a la classe de bucles, afirmen que en elles l'espai i el temps són estats excitats per la quantització. Aquests estats poden jugar el paper de preons, que condueixen a l'aparició del conegut model estàndard. Això, al seu torn, provocaaparició de propietats de la teoria.
Els quatre científics també van suggerir que la teoria de la gravetat del bucle quàntic és capaç de reproduir el model estàndard. Interconnecta les quatre forces fonamentals de manera automàtica. D'aquesta forma, sota el concepte de "brad" (espai-temps fibrós entrellaçat), aquí s'entén el concepte de preons. Són els cervells els que permeten recrear el model correcte a partir dels representants de la “primera generació” de partícules, que es basa en fermions (quarks i leptons) amb maneres majoritàriament correctes de recrear la càrrega i la paritat dels mateixos fermions.
Bilson-Thompson va suggerir que els fermions de la "sèrie" fonamental de la 2a i 3a generació es poden representar com els mateixos brads, però amb una estructura més complexa. Els fermions de la 1a generació estan representats aquí pels cervells més simples. Tanmateix, és important saber aquí que encara no s'han presentat idees específiques sobre la complexitat del seu dispositiu. Es creu que les càrregues de color i tipus elèctrics, així com l'"estat" de la paritat de les partícules en la primera generació, es formen exactament de la mateixa manera que en altres. Després de descobrir aquestes partícules, es van fer molts experiments per crear-hi efectes mitjançant fluctuacions quàntiques. Els resultats finals dels experiments van demostrar que aquestes partícules són estables i no es degraden.
Estructura de la tira
Com que aquí estem considerant informació sobre teories sense utilitzar càlculs, podem dir que es tracta de la gravetat quàntica de bucle "per ateteres". I no pot prescindir de descriure les estructures de la cinta.
Les entitats en les quals la matèria està representada per les mateixes "coses" que l'espai-temps són una representació descriptiva general del model que ens va presentar Bilson-Thompson. Aquestes entitats són les estructures de cinta de la característica descriptiva donada. Aquest model ens mostra com es produeixen els fermions i com es formen els bosons. Tanmateix, no respon a la pregunta de com es pot obtenir el bosó de Higgs mitjançant la marca.
L. Freidel, J. Kovalsky-Glikman i A. Starodubtsev l'any 2006 en un article van suggerir que les línies de Wilson dels camps gravitatoris poden descriure partícules elementals. Això implica que les propietats que posseeixen les partícules poden correspondre als paràmetres qualitatius dels bucles de Wilson. Aquests últims, al seu torn, són l'objecte bàsic de la gravetat quàntica de bucle. Aquests estudis i càlculs també es consideren una base addicional per al suport teòric que descriu els models Bilson-Thompson.
Utilitzar el formalisme del model d'escuma de spin, que està directament relacionat amb la teoria estudiada i analitzada en aquest article (T. P. K. G.), a més de basar-se en la sèrie inicial de principis d'aquesta teoria de la gravetat de bucle quàntic, fa que permet reproduir algunes peces del Model Estàndard que abans no es podien obtenir. Eren partícules de fotons, també gluons i gravitons.
N'hi hatambé el model gelon, en què els brads no es consideren per la seva absència com a tals. Però el model en si no dóna una possibilitat exacta de negar-ne l'existència. El seu avantatge és que podem descriure el bosó de Higgs com una mena de sistema compost. Això s'explica per la presència d'estructures internes més complexes en partícules amb un gran valor de massa. Atesa la torsió dels brads, podem suposar que aquesta estructura pot estar relacionada amb el mecanisme de creació de masses. Per exemple, la forma del model Bilson-Thompson, que descriu el fotó com una partícula amb massa zero, correspon a l'estat de brad no retorçat.
Comprendre l'enfocament Bilson-Thompson
A les conferències sobre la gravetat del bucle quàntic, quan es descriu el millor enfocament per entendre el model Bilson-Thompson, s'esmenta que aquesta descripció del model de preons de partícules elementals permet caracteritzar els electrons com a funcions de naturalesa ondulatòria. La qüestió és que el nombre total d'estats quàntics que posseeixen les escumes de spin amb fases coherents també es pot descriure mitjançant termes de funció d'ona. Actualment, s'està treballant en actiu per unificar la teoria de les partícules elementals i el T. P. K. G.
Entre els llibres sobre gravetat quàntica en bucle, podeu trobar molta informació, per exemple, a les obres d'O. Feirin sobre les paradoxes del món quàntic. Entre altres obres, val la pena parar atenció als articles de Lee Smolin.
Problemes
L'article, en una versió modificada de Bilson-Thompson, admet quel'espectre de massa de partícules és un problema sense resoldre que el seu model no pot descriure. A més, no resol problemes relacionats amb els girs, la barreja de Cabibbo. Requereix un enllaç a una teoria més fonamental. Les versions posteriors de l'article recorren a la descripció de la dinàmica dels brads mitjançant la transició de Pachner.
Hi ha una confrontació constant al món de la física: la teoria de cordes contra la teoria de la gravetat quàntica de bucle. Aquests són dos treballs fonamentals en els quals han treballat i estan treballant molts científics famosos d'arreu del món.
Teoria de cordes
Parlant de la teoria de la gravetat del bucle quàntic i de la teoria de cordes, és important entendre que es tracta de dues maneres completament diferents d'entendre l'estructura de la matèria i l'energia a l'Univers.
La teoria de cordes és el "camí de l'evolució" de la ciència física, que intenta estudiar la dinàmica de les accions mútues no entre partícules puntuals, sinó cadenes quàntiques. El material de la teoria combina la idea de la mecànica del món quàntic i la teoria de la relativitat. És probable que això ajudi l'home a construir una futura teoria de la gravetat quàntica. És precisament per la forma de l'objecte d'estudi que aquesta teoria intenta descriure els fonaments de l'univers d'una manera diferent.
A diferència de la teoria de la gravetat en bucle quàntic, la teoria de cordes i els seus fonaments es basen en dades hipotètiques, cosa que suggereix que qualsevol partícula elemental i totes les seves interaccions de naturalesa fonamental són el resultat de vibracions de cordes quàntiques. Aquests "elements" de l'Univers tenen dimensions ultramicroscòpiques i en escales de l'ordre de la longitud de Planck són 10-35 m.
Les dades d'aquesta teoria són matemàticament significatives amb força precisió, però encara no ha pogut trobar una confirmació real en el camp dels experiments. La teoria de cordes s'associa amb els multiversos, que són la interpretació de la informació en un nombre infinit de mons amb diferents tipus i formes de desenvolupament d'absolutament tot.
Base
Gravetat quàntica de bucle o teoria de cordes? Aquesta és una pregunta força important, que és difícil, però que cal comprendre. Això és especialment important per als físics. Per entendre millor la teoria de cordes, és important saber algunes coses.
La teoria de cordes ens podria proporcionar una descripció de la transició i totes les característiques de cada partícula fonamental, però això només és possible si també poguéssim extrapolar les cordes al camp de la física de baixa energia. En aquest cas, totes aquestes partícules prendrien la forma de restriccions a l'espectre d'excitació en una lent unidimensional no local, de la qual n'hi ha un nombre infinit. La dimensió característica de les cordes és un valor extremadament petit (uns 10-33 m). En vista d'això, una persona no és capaç d'observar-los en el curs dels experiments. Un anàleg d'aquest fenomen és la vibració de les cordes dels instruments musicals. Les dades espectrals que "formen" una cadena només poden ser possibles per a una freqüència determinada. A mesura que augmenta la freqüència, també augmenta l'energia (acumulada a partir de les vibracions). Si apliquem la fórmula E=mc2 a aquesta afirmació, podem crear una descripció de la matèria que forma l'Univers. La teoria postula que les dimensions de la massa de partícules que es manifesten coms'observen cordes vibrants al món real.
La física de cordes deixa oberta la qüestió de les dimensions espai-temps. L'absència de dimensions espacials addicionals en el món macroscòpic s'explica de dues maneres:
- Compactació de dimensions, que es retorcen a mides en què es correspondran amb l'ordre de la longitud de Planck;
- La localització de tot el nombre de partícules que formen un Univers multidimensional en un "full del món" de quatre dimensions, que es descriu com un multivers.
Quantització
Aquest article tracta el concepte de la teoria de la gravetat quàntica de bucle per a maniquís. Aquest tema és extremadament difícil d'entendre a nivell matemàtic. Aquí considerem una representació general basada en un enfocament descriptiu. A més, en relació a dues teories "oposades".
Per entendre millor la teoria de cordes, també és important conèixer l'existència de l'enfocament de quantificació primària i secundària.
La segona quantització es basa en els conceptes d'un camp de cordes, és a dir, el funcional per a l'espai de bucles, que és similar a la teoria quàntica de camps. Els formalismes de l'enfocament primari, mitjançant tècniques matemàtiques, creen una descripció del moviment de les cadenes de prova en els seus camps externs. Això no afecta negativament la interacció entre les cordes, i també inclou el fenomen de decadència i unificació de cordes. L'enfocament principal és el vincle entre les teories de cordes i les afirmacions de la teoria de camps convencionalsuperfície mundial.
Supersimetria
L'"element" més important i obligatori, així com realista, de la teoria de cordes és la supersimetria. El conjunt general de partícules i interaccions entre elles, que s'observen a energies relativament baixes, és capaç de reproduir el component estructural del Model Estàndard en gairebé totes les seves formes. Moltes propietats del model estàndard adquireixen explicacions elegants en termes de teoria de supercordes, que també és un argument important per a la teoria. Tanmateix, encara no hi ha principis que puguin explicar aquesta o aquella limitació de les teories de cordes. Aquests postulats haurien de permetre obtenir una forma del món semblant al model estàndard.
Propietats
Les propietats més importants de la teoria de cordes són:
- Els principis que determinen l'estructura de l'Univers són la gravetat i la mecànica del món quàntic. Són components que no es poden separar a l'hora de crear una teoria general. La teoria de cordes implementa aquesta hipòtesi.
- Els estudis de molts conceptes desenvolupats del segle XX, que ens permeten entendre l'estructura fonamental del món, amb tots els seus múltiples principis de funcionament i explicació, es combinen i deriven de la teoria de cordes.
- La teoria de cordes no té paràmetres lliures que s'hagin d'ajustar per garantir l'acord, com s'exigeix al model estàndard, per exemple.
En conclusió
En termes senzills, la gravetat del bucle quàntic és una manera de percebre la realitat queintenta descriure l'estructura fonamental del món a nivell de partícules elementals. Permet resoldre molts problemes de física que afecten l'organització de la matèria, i també pertany a una de les teories capdavanteres del món. El seu principal oponent és la teoria de cordes, que és força lògic, tenint en compte les nombroses afirmacions certes d'aquesta última. Ambdues teories troben la seva confirmació en diversos camps de la investigació de partícules elementals, i els intents de combinar el "món quàntic" i la gravetat continuen fins als nostres dies.
