V roce 1988 se John Cardy zeptal, zda existuje c-věta ve čtyřech dimenzích. Nyní - o čtvrt století později - se zdá, že měl pravdu.
"Je ukázáno, že pro d, dokonce, jednobodová funkce stopy tenzoru napětí na kouli, Sd, když je vhodně regularizována, definuje c-funkci, která se alespoň v jednom pořadí smyček zmenšuje podél Trajektorie RG a je nehybná v pevných bodech RG, kde je úměrná obvyklé konformní anomálii. “ řekl Cardy. "Je ukázáno, že existence takové funkce c, pokud splňuje tyto vlastnosti pro všechny objednávky, je v souladu s očekávaným chováním QCD ve čtyřech dimenzích."
Jeho spekulace je a-věta ... množství cest, ve kterých mohou být kvantová pole energeticky vzrušena (a), je vždy vyšší při vysokých energiích než při nízkých energiích. Pokud je tato teorie správná, bude pravděpodobně vysvětlovat fyziku za současným modelem a vrhá světlo na jakékoli možné neznámé částice, které dosud nebyly odhaleny velkým hadronovým srážkem (LHC) v CERN, evropské laboratoři pro fyziku částic v Ženevě ve Švýcarsku.
"Jsem rád, pokud se ukáže, že důkaz je správný," říká Cardy, teoretický fyzik na Oxfordské univerzitě ve Velké Británii. "Jsem docela překvapen, že jsem se dohadoval, že jsem se v roce 1988 postavil."
Podle teoretiků Zohara Komargodského a Adama Schwimmera z Weizmann Institute of Science v Rehovotu v Izraeli byl důkaz Cardyho teorií předložen v červenci 2011 a pomalu si získává proslulost mezi vědeckou komunitou, protože ostatní teoretičtí fyzici berou na vědomí jeho práci.
"Myslím, že je docela pravděpodobné, že bude v pořádku," říká Nathan Seiberg, teoretický fyzik z Institute of Advanced Study v Princetonu v New Jersey.
Pole kvantové teorie vždy stojí na nestabilní půdě ... zdá se, že nikdo nemůže být stoprocentně přesný podle svých odhadů, jak by se částice měly chovat. Podle Příroda jedním z příkladů je kvantová chromodynamika - teorie silné jaderné síly, která popisuje interakce mezi kvarky a gluony. Tento nedostatek nechává fyziky, kteří se snaží spojit fyziku ve vysoce energetické, na krátké vzdálenosti kvarků s fyzikou na delších vzdálenostech, na nižších energetických stupních, jako jsou protony a neutrony.
"Ačkoli spousta práce se věnuje vztahům na krátké a dlouhé vzdálenosti pro konkrétní kvantové teorie pole, existuje poměrně málo obecných principů, které to činí pro všechny teorie, které mohou existovat," říká Robert Myers, teoretický fyzik v Perimeter Institute ve Waterloo, Kanada.
Cardyho věta však může být jen odpovědí - ve čtyřech dimenzích - na tři dimenze prostoru a dimenzi času. V roce 2008 však dva fyzici našli protiklad příkladu teorie kvantového pole, která pravidlo neuposlechla. Ale nepřestávejte tam. O dva roky později Seiberg a jeho kolegové znovu vyhodnotili protiklad a zjistili chyby. Tato zjištění vedla k dalším studiím Cardyho práce a umožnila Schwimmerovi a Komargodskému vyjádřit své domněnky. Opět to není dokonalé a některé oblasti vyžadují další objasnění. Myers si však myslí, že důkaz je správný. "Pokud je to úplný důkaz, stává se to velmi mocným principem," říká. "Pokud tomu tak není, je to stále obecná myšlenka, která drží většinu času."
Podle Příroda, Ken Intriligator, teoretický fyzik na Kalifornské univerzitě v San Diegu, souhlasí s tím, že zatímco matematici požadují, aby důkazy byly vodotěsné, fyzici mají tendenci být spokojeni s důkazy, které se zdají být většinou správné, a zaujaly je všechny cesty, které je třeba sledovat více. hloubka. Matt Strassler, teoretik fyziky na Rutgers University v New Brunswicku v New Jersey, na svém blogu 9. listopadu popsal důkaz jako „stávkující“, protože celý argument následuje poté, co byl vytvořen jeden elegantní technický nápad.
S Cardyho teorií, která je důkladněji testována, je pravděpodobné, že bude aplikována všeobecněji v oblasti kvantových teorií pole. Toto může sjednotit fyziku, včetně oblasti supersymetrie a pomoci nálezům s LHC. Věta „bude vedoucím nástrojem pro teoretiky, kteří se snaží porozumět fyzice“, předpovídá Myers.
Práce Pehaps Cardy se dokonce rozšíří do fyziky kondenzovaných látek, oblasti, kde se kvantové polní teorie používají k objasnění nových stavů materiálů. Jediným problémem je a-věta, která měla důkaz pouze ve dvou a čtyřech rozměrech - kde několik oblastí fyziky kondenzované hmoty zahrnuje vrstvy obsahující pouze tři rozměry - dva v prostoru a jeden v čase. Myers však uvádí, že budou i nadále pracovat na verzi věty v lichém počtu rozměrů. "Jen doufám, že to nebude trvat dalších 20 let," říká.
Původní zdroj příběhu: Nature News Release. K dalšímu čtení: Na renormalizační toky skupiny ve čtyřech rozměrech.
