Aalto-yliopiston tutkijat ovat tehneet teoreettisen fysiikan saralla mahdollisesti mullistavan läpimurron, Aalto-yliopisto tiedottaa.
Tiedotteen mukaan tutkijat ovat kehittäneet uuden tavan selittää painovoimaa. Tämä voi selvittää yhden alan sitkeimmistä haasteista – kuinka sovittaa yhteen Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ”kvanttikenttäteorioiden” kanssa.
Tutkimus on julkaistu kansainvälisesti arvostetussa Reports on Progress in Physics -lehdessä.
Yleinen suhteellisuusteoria kuvaa painovoimaa, kvanttikenttäteoriat luonnon muita perusvoimia eli sähkömagnetismia sekä heikkoa ja vahvaa ydinvoimaa.
Tutkijatohtori Mikko Partanen ja professori Jukka Tulkki ovat tiedotteen mukaan kehittäneet uuden aika-avaruuden ja alkeishiukkasten symmetriat yhdistävän painovoiman kvanttikenttäteorian, joka sopii yhteen hiukkasfysiikan standardimallin kanssa.
Tämä tarkoittaa, että painovoima voidaan selittää samaan tapaan kuin muut fysiikan perusvoimat. Tämä ei ole koskaan aiemmin onnistunut.
– Jos teoriamme osoittautuu oikeaksi, se tulee jatkotutkimuksen myötä antamaan vastauksia hyvin monimutkaisiin kysymyksiin, jotka liittyvät esimerkiksi mustien aukkojen ja alkuräjähdyksen ymmärtämiseen. Yleinen suhteellisuusteoria ei tähän pysty, Partanen sanoo.
Tutkijoiden ongelmana on ollut, että he eivät ole löytäneet yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan toimivasti yhdistävää kokonaisuutta. Ongelmana on ollut, että teoriat eivät sovi yhteen ääriolosuhteissa kuten mustissa aukoissa tai aivan maailmankaikkeuden alkuhetkillä.
Partasen ja Tulkin teoria pyrkii ratkaisemaan tämän ristiriidan käyttäen niin kutsuttua mittakenttäteoriaa hiukkasfysiikan standardimallin tapaan.
Teoria toimii tiettyyn laskennalliseen pisteeseen asti ja noudattaa niin sanottua renormalisointia – menettelyä, jolla vältetään matemaattisia äärettömyyksiä. Teorian toimivuus vaatii heidän mukaansa kuitenkin vielä lisätutkimusta.
– Haluamme, että muu tiedeyhteisö tarkastelee teoriaa kriittisesti ja osallistuu sen kehittämiseen”, Tulkki sanoo.
Teoreettisen fysiikan läpimurrot eivät heti näy arjessamme, moni nykyteknologian saavutus perustuu juuri niihin. Esimerkiksi älypuhelimen GPS toimii yleisen suhteellisuusteorian ansiosta.
– Kuten kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria ennen sitä, toivomme teoriamme avaavan täysin uusia väyliä fysiikan tutkimukselle, Partanen sanoo.