През 1988 г. Джон Карди попита дали има c-теорема в четири измерения. Сега - четвърт век по-късно - изглежда, че е бил прав.
„Показано е, че за d четно-точковата функция на следата на тензора на напрежението върху сферата Sd, когато е подходящо регулирано, определя c-функция, която, поне до един ред на контура, намалява по протежение на RG траектории и е неподвижен във фиксирани точки на RG, където е пропорционален на обичайната конформална аномалия. " - каза Карди. "Показано е, че съществуването на такава c-функция, ако тя удовлетворява тези свойства на всички поръчки, е в съответствие с очакваното поведение на QCD в четири измерения."
Неговата спекулация е а-теорема ... множество от пътища, в които квантовите полета могат да бъдат енергично възбудени (а), винаги са по-големи при високи енергии, отколкото при ниски. Ако тази теория е правилна, то вероятно тя ще обясни физиката извън сегашния модел и ще хвърли светлина върху всички възможни неизвестни частици, които все още трябва да бъдат разкрити от Големия адронен колайдер (LHC) в CERN, европейската лаборатория за физика на частици в близост до Женева, Швейцария.
„Радвам се, ако доказателството се окаже правилно“, казва Карди, теоретичен физик от Университета в Оксфорд, Великобритания. „Доста съм изумен от предположенията, които направих през 1988 г.“
Според теоретиците Зохар Комаргодски и Адам Швимер от Института за наука на Вайцман в Реховот, Израел, доказателството за теориите на Карди е представено през юли 2011 г. и бавно набира известност сред научната общност, тъй като други теоретични физици отбелязват неговата работа.
„Смятам, че е много вероятно да се оправи“, казва Нейтън Сейбърг, теоретичен физик от Института за усъвършенствани изследвания в Принстън, Ню Джърси.
Полето на квантовата теория винаги стои на разклатена земя… изглежда, че никой не може да бъде 100% точен в своите предположения за това как трябва да се държат частиците. Според природа издание на новини, един пример е квантовата хромодинамика - теорията за силната ядрена сила, която описва взаимодействията между кваркове и глуони. Тази липса оставя физиците да се борят да свържат физиката във високоенергийната, късометражната скала на кварките с физиката при по-дълги разстояния, по-ниско енергийни скали, като тази на протоните и неутроните.
"Въпреки че много работа е свършила свързването на мащаб на къси и дълги разстояния за конкретни теории на квантовите полета, има сравнително малко общи принципи, които правят това за всички теории, които могат да съществуват", казва Робърт Майърс, теоретичен физик от Института по периметъра във Ватерлоо, Канада.
Но теоремата на Карди може би е отговорът - в четири измерения - трите измерения на пространството и измерението на времето. Въпреки това, през 2008 г. двама физици намериха контра-пример на квантова теория на полето, която не се подчиняваше на правилото. Но не спирайте до там Две години по-късно Сейберг и неговите колеги преоценяват контрапримера и откриват грешки. Тези открития доведоха до повече проучвания на работата на Карди и позволиха на Швимер и Комаргодски да изложат своите предположения. Отново не е перфектно и някои области се нуждаят от допълнително изясняване. Но Майерс смята, че доказателството е правилно. „Ако това е пълно доказателство, тогава това се превръща в много мощен принцип“, казва той. „Ако не е, това все още е обща идея, която държи през повечето време.“
Според природа, Кен Интрилигатор, теоретичен физик от Калифорнийския университет в Сан Диего, се съгласява и добавя, че докато математиците изискват доказателства да бъдат водонепроницаеми, физиците са склонни да бъдат удовлетворени от доказателства, които изглеждат най-вече правилни и заинтригувани от всякакви пътища, които трябва да се следват в повече дълбочина. Пишейки в блога си на 9 ноември, Мат Страслър, теоретичен физик от университета Рутгерс в Ню Брънсуик, Ню Джърси, описва доказателството като „поразително“, тъй като целият аргумент следва след като бъде създадена една елегантна техническа идея.
С по-задълбочена проверка на теорията на Карди, има вероятност тя да се прилага по-универсално в областите на квантовите теории на полето. Това може да унифицира физиката, включително областта на свръхсиметрия и да подпомогне изводите с LHC. Теоремата „ще бъде водещ инструмент за теоретиците, които се опитват да разберат физиката“, прогнозира Майърс.
Работата на Peops Cardy дори ще се разшири във физиката на кондензираната материя, област, в която квантовите теории на полето се използват за изясняване на нови състояния на материалите. Единственият проблем е, че а-теоремата има доказателство само в две и четири измерения - където няколко области от физиката на кондензираната материя обхващат слоеве, съдържащи само три измерения - две в пространството и едно във времето. Майърс обаче заявява, че ще продължат да работят върху версия на теоремата с нечетни числа от измерения. „Надявам се, че няма да отнеме още 20 години“, казва той.
Оригинален източник на истории: Nature News Release. За по-нататъшно четене: На групата за ренормализация тече в четири измерения.
