В 1988 году Джон Карди спросил, существует ли c-теорема в четырех измерениях. Теперь - четверть века спустя - кажется, он был прав.
«Показано, что для четного d одноточечная функция следа тензора напряжений на сфере Sd при соответствующей регуляризации определяет c-функцию, которая, по крайней мере, до одного порядка петли, уменьшается вдоль Траектории RG и являются стационарными в неподвижных точках RG, где она пропорциональна обычной конформной аномалии ». сказал Карди. «Показано, что существование такой c-функции, если она удовлетворяет этим свойствам для всех порядков, согласуется с ожидаемым поведением КХД в четырех измерениях».
Его предположение - a-теорема ... множество путей, в которых квантовые поля могут быть энергетически возбуждены (а) всегда больше при высоких энергиях, чем при низких. Если эта теория верна, то она, вероятно, объяснит физику за пределами существующей модели и проливает свет на любые возможные неизвестные частицы, которые еще могут быть обнаружены Большим адронным коллайдером (LHC) в CERN, европейской лаборатории физики элементарных частиц под Женевой, Швейцария.
«Я рад, если доказательство окажется верным», - говорит Карди, физик-теоретик из Оксфордского университета, Великобритания. «Я весьма поражен тем, что я высказал гипотезу в 1988 году».
По словам теоретиков Зохара Комаргодски и Адама Швиммера из Научного института Вейцмана в Реховоте, Израиль, доказательство теорий Карди было представлено в июле 2011 года, и оно постепенно набирает популярность среди научного сообщества, поскольку другие физики-теоретики принимают к сведению его работы.
«Я думаю, что вполне вероятно, что это правильно», - говорит Натан Сейберг, физик-теоретик из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси.
Область квантовой теории всегда стоит на шатком основании ... кажется, что никто не может быть на 100% точным в своих догадках о том, как частицы должны вести себя. Согласно Природа В пресс-релизе одним из примеров является квантовая хромодинамика - теория сильной ядерной силы, которая описывает взаимодействия между кварками и глюонами. Этот недостаток заставляет физиков изо всех сил пытаться связать физику в области высоких энергий на малых расстояниях кварков с физикой на больших расстояниях и в областях с более низкими энергиями, такими как протоны и нейтроны.
«Несмотря на то, что была проделана большая работа по сопоставлению шкал коротких и дальних расстояний для конкретных квантовых теорий поля, существует относительно немного общих принципов, которые делают это для всех существующих теорий», - говорит Роберт Майерс, физик-теоретик из Института периметра. в Ватерлоо, Канада.
Тем не менее, теорема Карди может быть ответом - в четырех измерениях - трех измерениях пространства и времени. Однако в 2008 году два физика нашли контрпример к квантовой теории поля, которая не подчинялась правилу. Но не останавливайся там. Два года спустя Зайберг и его коллеги пересмотрели контрпример и обнаружили ошибки. Эти результаты привели к дополнительным исследованиям работы Карди и позволили Швиммеру и Комаргодски высказать свою гипотезу. Опять же, это не идеально, и некоторые области требуют дальнейшего уточнения. Но Майерс считает, что доказательства верны. «Если это полное доказательство, то это становится очень мощным принципом», - говорит он. «Если это не так, это все еще общая идея, которая работает большую часть времени».
В соответствии с ПриродаКен Интрилигатор, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Сан-Диего, соглашается с этим, добавляя, что, хотя математики требуют доказательств, чтобы быть водонепроницаемыми, физики, как правило, удовлетворяются доказательствами, которые кажутся в основном правильными, и заинтригованы любыми путями, которые следует искать в более глубина. Написав в своем блоге 9 ноября, Мэтт Страсслер, физик-теоретик из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике, штат Нью-Джерси, назвал это доказательство «поразительным», поскольку весь аргумент следует, как только одна изящная техническая идея была установлена.
С более тщательной проверкой теории Карди, скорее всего, она будет применяться более универсально в областях квантовых теорий поля. Это может объединить физику, в том числе область суперсимметрии, и помочь находкам с LHC. Теорема «будет руководящим инструментом для теоретиков, пытающихся понять физику», предсказывает Майерс.
Работа Пеппса Карди даже расширится до физики конденсированного состояния, области, где квантовые теории поля используются для выяснения новых состояний материалов. Единственная проблема состоит в том, что a-теорема имеет доказательства только в двух и четырех измерениях - где несколько областей физики конденсированного состояния охватывают слои, содержащие только три измерения - два в пространстве и одно во времени. Тем не менее, Майерс заявляет, что они будут продолжать работать над версией теоремы в нечетном количестве измерений. «Я просто надеюсь, что это не займет еще 20 лет», - говорит он.
Оригинальная история Источник: Nature News Release. Для дальнейшего чтения: о перенормировке групповых потоков в четырех измерениях.
