Gravitoni, teoria corzilor, supersimetrie, dimensiuni suplimentare în gravitația cuantică în buclă

Unele teorii cuantice de gravitație consideră un câmp cuantic spin-2 care este cuantificat, ca dând naștere la gravitoni. În teoria corzilor se începe, în general, cu excitații cuantificate pe un fundal clasic fixat. Această teorie este astfel descrisă ca fiind dependentă de fundal. Particulele precum fotonii, precum și modificările geometriei spațiulu-timpului (gravitonii) sunt ambele descrise ca excitații pe suprafața de univers a corzilor. Dependența de fundal a teoriei corzilor poate avea consecințe fizice importante, cum ar fi determinarea numărului de generații de cuarci. În contrast, gravitația cuantică în buclă (GCB), ca și relativitatea generală, este în mod evident independentă de fundal, eliminând fundalul necesar în teoria corzilor. GCB, ca și teoria corzilor, are de asemenea scopul de a depăși divergențele nerenormalizabile ale teoriilor câmpului cuantic.

Gravitația cuantică în buclă nu introduce niciodată un fundal și excitații care s-ar găsi pe acest fundal, astfel încât GCB nu utilizează gravitonii ca blocuri de construcție. În schimb, se așteaptă ca cineva să recupereze un fel de limită semiclasică sau limită de câmp slab unde ceva asemănător „gravitonilor” va apărea din nou. În contrast, gravitonii joacă un rol cheie în teoria corzilor,unde se află pe primul nivel (fără masă) al excitațiilor unei supercorzi.

Gravitația cuantică în buclă diferă de teoria corzilor prin aceea că este formulată în 3 și 4 dimensiuni și fără supersimetrie sau dimensiuni suplimentare Kaluza-Klein, în timp ce aceasta din urmă necesită ca ambele să fie adevărate. Nu există dovezi experimentale până în prezent care să confirme previziunile teoriei corzilor despre suprasimetrie și dimensiunile Kaluza-Klein suplimentare. Într-o lucrare din 2003, Un dialog privind gravitația cuantică, Carlo Rovelli consideră că GCB este formulată în 4 dimensiuni și fără supersimetrie ca putere a teoriei, deoarece reprezintă cea mai explicită explicație, în concordanță cu rezultatele experimentale curente, față de rivala sa, teoria corzilor/teoria-M. Susținătorii teoriei corzilor vor deseori să indice faptul că, printre altele, reproduce demonstrabil teoriile stabilite ale relativității generale și ale teoriei câmpului cuantic în limitele corespunzătoare, pe care GCB le-a încercat. În acest sens, legătura teoriei corzilor cu fizica stabilită poate fi considerată mai fiabilă și mai puțin speculativă, la nivel matematic. GCB nu are nimic de spus despre materia (fermionii) din univers.

Deoarece GCB a fost formulată în 4 dimensiuni (cu și fără supersimetrie), iar teoria M necesită supersimetrie și 11 dimensiuni, nu a fost posibilă o comparație directă între cele două. Este posibil să se extindă formalismul GCB principal la supergravitația cu mai multe dimensiuni, relativitatea generală cu supersimetrie și dimensiunile suplimentare Kaluza-Klein, dacă dovezile experimentale au succes. De aceea, ar fi de dorit să avem GCB cu dimensiuni superioare la dispoziție pentru a compara aceste abordări. De fapt, o serie de lucrări recente au fost publicate, încercând tocmai acest lucru. Cea mai recentă, Thiemann (și absolvenții) au făcut progrese spre calcularea entropiei găurii negre pentru supergravitație în dimensiuni mai mari. Va fi interesant să comparăm aceste rezultate cu calculele supercorzilor corespunzătoare.

(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)