“Het universum is niet gemaakt van atomen; het is gemaakt van verhalen.” Een nieuw hoofdstuk in het verhaal van het universum ontvouwt zich mogelijk, dankzij wetenschappers van de Aalto Universiteit in Finland. Ze hebben een revolutionaire theorie voorgesteld die de zwaartekracht zou kunnen verenigen met de andere fundamentele krachten die worden beschreven door het Standaardmodel.
De innovatieve aanpak van het team introduceert een 'ruimtetijddimensieveld' om de kloof te overbruggen tussen de kwantummechanica en de relativiteitstheorie van Einstein. Dit concept is bedoeld om een 'verenigde theorie van alles' te bereiken, een lang gekoesterde droom in de natuurkunde. Het onderzoek, gepubliceerd in Reports on Progress in Physics, markeert een belangrijke stap in het begrijpen van de kosmos.
Het integreren van zwaartekracht met de krachten van het Standaardmodel is een grote uitdaging geweest vanwege fundamentele verschillen in de manier waarop deze krachten worden begrepen. De krachten van het Standaardmodel komen voort uit unieke symmetrieën in hun kwantumvelden. Om dit aan te pakken, creëerden de onderzoekers van de Aalto Universiteit het ruimtetijddimensieveld, dat vier symmetrieën bezit die het zwaartekrachtveld genereren op elk punt in de ruimtetijd.
Deze aanpak biedt een renormaliseerbare theorie van zwaartekracht, die eindige waarden oplevert door parameters aan te passen, waardoor een belangrijke hindernis in de kwantumzwaartekracht wordt overwonnen. De theorie komt overeen met het teleparallel equivalent van de algemene relativiteitstheorie in de klassieke limiet, waardoor consistentie met de gevestigde natuurkunde wordt gewaarborgd. Dit vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in de manier waarop zwaartekracht wordt waargenomen.
Hoofdauteur Mikko Partanen suggereert dat dit raamwerk inzicht kan verschaffen in complexe fenomenen zoals singulariteiten van zwarte gaten en de Big Bang. Het team is van plan de theorie uit te breiden tot voorbij de eerste-orde termen om oneindigheden in berekeningen te elimineren. Door te suggereren dat zwaartekracht voortkomt uit ruimtetijddimensieveldsymmetrieën, biedt de theorie een fris perspectief op een eeuwenoud probleem.
Indien gevalideerd, zou deze theorie de weg kunnen vrijmaken voor vooruitgang in de kosmologie, astrofysica en kwantummechanica. Een verenigde theorie zou nieuwe technologieën kunnen ontsluiten en ons begrip van de kosmos kunnen verdiepen, van zwarte gaten tot de aard van tijd en ruimte. De nadruk van de theorie op symmetrie zou nieuwe benaderingen in wetenschap en techniek kunnen inspireren.
Een belangrijke uitdaging zal het testen en valideren van de voorspellingen van de theorie zijn door middel van experimentele verificatie. Nieuwe methoden en technologieën zullen nodig zijn om deze voorspellingen op kwantum- en kosmische schaal te onderzoeken. De wetenschappelijke gemeenschap wacht met spanning op de antwoorden naarmate deze reis zich ontvouwt.