I 1988 spurgte John Cardy, om der var en c-teorem i fire dimensioner. Nu - et kvart århundrede senere - ser det ud til, at han havde ret.
”Det vises, at for d selv definerer enpunktsfunktionen af spændingen for spændings-tensoren på kuglen, Sd, når den er passende reguleret, en c-funktion, der i det mindste til en løkkeordre falder langs RG-bane og er stationær ved RG-faste punkter, hvor den er proportional med den sædvanlige konformale anomali. ” sagde Cardy. "Det vises, at eksistensen af en sådan c-funktion, hvis den tilfredsstiller disse egenskaber til alle ordrer, er i overensstemmelse med den forventede opførsel af QCD i fire dimensioner."
Hans spekulation er a-teoremet… en mangfoldighed af veje, hvor kvantefelter energisk kan ophidses (a) er altid større ved høje energier end ved lave energier. Hvis denne teori er korrekt, vil den sandsynligvis forklare fysik ud over den nuværende model og kaste lys over eventuelle ukendte partikler, der endnu ikke er afsløret af Large Hadron Collider (LHC) ved CERN, Europas partikelfysiklaboratorium i Genève, Schweiz.
”Jeg er glad, hvis beviset viser sig at være korrekt,” siger Cardy, en teoretisk fysiker ved University of Oxford, UK. ”Jeg er ganske forbløffet over den formodning, jeg lavede i 1988, stod op.”
Ifølge teoretikere Zohar Komargodski og Adam Schwimmer fra Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel, blev beviset for Cardys teorier præsenteret juli 2011 og vinder langsomt berygtethed blandt det videnskabelige samfund, da andre teoretiske fysikere noterer sig hans arbejde.
”Jeg tror, det er meget sandsynligt, at det stemmer,” siger Nathan Seiberg, en teoretisk fysiker ved Institute of Advanced Study i Princeton, New Jersey.
Kvanteteorifeltet står altid på rysten jord ... det ser ud til, at ingen kan være 100% nøjagtige på deres gæt af, hvordan partikler skal opføre sig. Ifølge Natur nyhedsmeddelelse, et eksempel er kvantekromodynamik - teorien om den stærke atomkraft, der beskriver samspillet mellem kvarker og gluoner. Denne mangel efterlader fysikere, der kæmper for at relatere fysik i den høje energi, korte afstandsskala af kvarker til fysikken på længere afstand, lavere energi skalaer, såsom protoner og neutroner.
”Selvom der er arbejdet meget på kort og lang afstand til bestemte kvantefeltteorier, er der relativt få generelle principper, der gør dette for alle teorier, der kan eksistere,” siger Robert Myers, en teoretisk fysiker ved Perimeter Institute i Waterloo, Canada.
Dog kan Cardys a-teorem bare være svaret - i fire dimensioner - de tre dimensioner af rummet og tidsdimensionen. I 2008 fandt imidlertid to fysikere et modeksempel på en kvantefeltteori, der ikke overholdt reglen. Men stop ikke der. To år senere vurderede Seiberg og hans kolleger modeksemplet og opdagede fejl. Disse fund førte til flere undersøgelser af Cardys arbejde og gjorde det muligt for Schwimmer og Komargodski at fortælle deres formodning. Igen er det ikke perfekt, og nogle områder har brug for yderligere afklaring. Men Myers mener, at beviset er korrekt. ”Hvis dette er et komplet bevis, bliver dette et meget magtfuldt princip,” siger han. "Hvis det ikke er tilfældet, er det stadig en generel idé, der holder det meste af tiden."
Ifølge Natur, Ken Intriligator, en teoretisk fysiker ved University of California, San Diego, er enig i at tilføje, at selv om matematikere kræver bevis for at være vandtætte, har fysikere en tendens til at blive tilfredse med beviser, der for det meste synes at være rigtige, og fascineret af alle muligheder, der skal forfølges i mere dybde. Matt Strassler, en teoretisk fysiker ved Rutgers University i New Brunswick, New Jersey, skrev på sin blog den 9. november og beskrev beviset som ”slående”, fordi hele argumentet følger, når en elegant teknisk idé er etableret.
Med Cardys teori mere grundigt testet, er chancerne for, at den vil blive anvendt mere universelt inden for kvantefeltteorierne. Dette kan forene fysik, herunder supersymmetri-området og hjælpe resultaterne med LHC. A-teoremet “vil være et vejledende værktøj for teoretikere, der prøver at forstå fysikken”, forudsiger Myers.
Pehaps Cardys arbejde vil endda udvides til fysik i kondenseret stof, et område, hvor kvantefeltteorier bruges til at belyse nye tilstande af materialer. Det eneste problem er, at a-teoremet kun har haft bevis i to og fire dimensioner - hvor et par områder med kondenseret stoffysik omfavner lag, der kun indeholder tre dimensioner - to i rummet og en i tid. Myers siger imidlertid, at de fortsat vil arbejde på en version af teoremet i ulige antal dimensioner. ”Jeg håber bare, at det ikke vil tage yderligere 20 år,” siger han.
Original historiekilde: Nature News Release. For yderligere læsning: Om renormaliseringsgruppestrømme i fire dimensioner.
