Το 1988, ο Τζον Κάρντι ρώτησε αν υπήρχε ένα θεώρημα σε τέσσερις διαστάσεις. Τώρα - ένα τέταρτο του αιώνα αργότερα - φαίνεται ότι είχε δίκιο.
«Αποδεικνύεται ότι, για d ακόμη, η λειτουργία ενός σημείου του ίχνους του τανυστή τάσης στη σφαίρα, το Sd, όταν είναι κατάλληλα κανονικοποιημένο, ορίζει μια συνάρτηση c, η οποία, τουλάχιστον σε μια σειρά βρόχου, μειώνεται κατά μήκος Τροχιές RG και είναι σταθερή σε σταθερά σημεία RG, όπου είναι ανάλογη με τη συνήθη ανωμαλία της διαμόρφωσης. " είπε η Κάρντι. "Αποδεικνύεται ότι η ύπαρξη μιας τέτοιας συνάρτησης c, εάν ικανοποιεί αυτές τις ιδιότητες σε όλες τις παραγγελίες, είναι σύμφωνη με την αναμενόμενη συμπεριφορά του QCD σε τέσσερις διαστάσεις."
Η κερδοσκοπία του είναι το α-θεώρημα… μια πληθώρα λεωφόρων στις οποίες τα κβαντικά πεδία μπορούν να ενθουσιαστούν ενεργητικά (α) είναι πάντα μεγαλύτερη σε υψηλές ενέργειες παρά σε χαμηλές ενέργειες. Εάν αυτή η θεωρία είναι σωστή, τότε πιθανότατα θα εξηγήσει τη φυσική πέρα από το τρέχον μοντέλο και θα ρίξει φως σε τυχόν άγνωστα σωματίδια που δεν έχουν ακόμη αποκαλυφθεί από το Large Hadron Collider (LHC) στο CERN, το εργαστήριο φυσικής σωματιδίων της Ευρώπης κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας.
«Χαίρομαι αν η απόδειξη αποδειχθεί σωστή», λέει η Cardy, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Με εκπλήσσει αρκετά η υπόθεση που έκανα το 1988 σηκώθηκε.»
Σύμφωνα με τους θεωρητικούς Zohar Komargodski και Adam Schwimmer από το Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Rehovot του Ισραήλ, η απόδειξη των θεωριών του Cardy παρουσιάστηκε τον Ιούλιο του 2011 και κερδίζει αργά τη φήμη της επιστημονικής κοινότητας καθώς άλλοι θεωρητικοί φυσικοί σημειώνουν το έργο του.
«Νομίζω ότι είναι πολύ πιθανό να είναι σωστό», λέει ο Nathan Seiberg, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Προχωρημένων Μελετών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϋ.
Το πεδίο της κβαντικής θεωρίας βρίσκεται πάντα σε ασταθές έδαφος… φαίνεται ότι κανείς δεν μπορεί να είναι 100% ακριβής στις υποθέσεις του για το πώς πρέπει να συμπεριφέρονται τα σωματίδια. Σύμφωνα με την Φύση δελτίο τύπου, ένα παράδειγμα είναι η κβαντική χρωμοδυναμική - η θεωρία της ισχυρής πυρηνικής δύναμης που περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ κουάρκ και γλουόνων. Αυτή η έλλειψη αφήνει τους φυσικούς να αγωνίζονται να συσχετίσουν τη φυσική στην κλίμακα υψηλής ενέργειας, μικρής απόστασης των κουάρκ με τη φυσική σε κλίμακες μεγαλύτερης απόστασης, χαμηλότερης ενέργειας, όπως αυτή των πρωτονίων και των νετρονίων.
«Παρόλο που έχει γίνει πολλή δουλειά σχετικά με τις κλίμακες μικρών και μεγάλων αποστάσεων για συγκεκριμένες θεωρίες κβαντικών πεδίων, υπάρχουν σχετικά λίγες γενικές αρχές που το κάνουν για όλες τις θεωρίες που μπορούν να υπάρξουν», λέει ο Robert Myers, θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Perimeter στο Waterloo, Καναδάς.
Ωστόσο, το θεώρημα του Cardy μπορεί να είναι η απάντηση - σε τέσσερις διαστάσεις - τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τη διάσταση του χρόνου. Ωστόσο, το 2008, δύο φυσικοί βρήκαν ένα αντίθετο παράδειγμα μιας κβαντικής θεωρίας πεδίου που δεν τήρησε τον κανόνα. Αλλά μην σταματάς εκεί. Δύο χρόνια αργότερα ο Seiberg και οι συνάδελφοί του επανεκτίμησαν το αντίθετο παράδειγμα και ανακάλυψαν σφάλματα. Αυτά τα ευρήματα οδήγησαν σε περισσότερες μελέτες για το έργο του Cardy και επέτρεψαν στους Schwimmer και Komargodski να δηλώσουν την εικασία τους. Και πάλι, δεν είναι τέλειο και ορισμένες περιοχές χρειάζονται περαιτέρω διευκρινίσεις. Αλλά ο Myers πιστεύει ότι η απόδειξη είναι σωστή. «Εάν αυτή είναι μια απόλυτη απόδειξη, τότε αυτό γίνεται μια πολύ ισχυρή αρχή», λέει. "Αν δεν είναι, εξακολουθεί να είναι μια γενική ιδέα που ισχύει τις περισσότερες φορές."
Σύμφωνα με Φύση, Ο Ken Intriligator, ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, συμφωνεί, προσθέτοντας ότι ενώ οι μαθηματικοί απαιτούν αποδείξεις να είναι στεγανές, οι φυσικοί τείνουν να ικανοποιούνται από αποδείξεις που φαίνονται ως επί το πλείστον σωστές και ενθουσιάζονται από τυχόν τρόπους που πρέπει να αναζητηθούν σε περισσότερα βάθος. Γράφοντας στο blog του στις 9 Νοεμβρίου, ο Matt Strassler, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Rutgers στο New Brunswick, New Jersey, περιέγραψε την απόδειξη ως «εντυπωσιακή» επειδή το όλο επιχείρημα ακολουθεί όταν έχει δημιουργηθεί μια κομψή τεχνική ιδέα.
Με τη θεωρία του Cardy πιο διεξοδικά δοκιμασμένη, πιθανότατα θα εφαρμοστεί καθολικά στους τομείς των κβαντικών θεωριών πεδίων. Αυτό μπορεί να ενοποιήσει τη φυσική, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής της υπερσυμμετρίας και να βοηθήσει τα ευρήματα στον LHC. Το α-θεώρημα «θα είναι ένα εργαλείο καθοδήγησης για τους θεωρητικούς που προσπαθούν να κατανοήσουν τη φυσική», προβλέπει ο Myers.
Το έργο του Pehaps Cardy θα επεκταθεί ακόμη και σε φυσική συμπυκνωμένης ύλης, μια περιοχή όπου οι κβαντικές θεωρίες πεδίων χρησιμοποιούνται για να διασαφηνίσουν τις νέες καταστάσεις υλικών. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι το α-θεώρημα είχε μόνο αποδείξεις σε δύο και τέσσερις διαστάσεις - όπου μερικές περιοχές της φυσικής συμπυκνωμένης ύλης αγκαλιάζουν στρώματα που περιέχουν μόνο τρεις διαστάσεις - δύο στο διάστημα και μία στον χρόνο. Ωστόσο, ο Myers δηλώνει ότι θα συνεχίσουν να εργάζονται σε μια έκδοση του θεώρηματος σε περίεργους αριθμούς διαστάσεων. «Ελπίζω ότι δεν θα χρειαστούν άλλα 20 χρόνια», λέει.
Πρωτότυπη ιστορία: Δελτίο ειδήσεων για τη φύση. Για περαιτέρω ανάγνωση: Η ομάδα μετονομασίας ρέει σε τέσσερις διαστάσεις.
