In 1988 vroeg John Cardy of er een c-stelling in vier dimensies was. Nu - een kwart eeuw later - lijkt het erop dat hij gelijk had.
“Er wordt aangetoond dat, zelfs voor d zelfs, de eenpuntsfunctie van het spoor van de spanningstensor op de bol, Sd, wanneer deze op de juiste manier geregulariseerd is, een c-functie definieert, die, in ieder geval tot één lusvolgorde, afneemt langs RG-trajecten en staat stationair op RG-vaste punten, waar het evenredig is met de gebruikelijke conforme afwijking. ” zei Cardy. "Er wordt aangetoond dat het bestaan van een dergelijke c-functie, als het aan alle eigenschappen aan deze eigenschappen voldoet, consistent is met het verwachte gedrag van QCD in vier dimensies."
Zijn speculatie is de a-stelling ... een veelheid aan wegen waarin kwantumvelden energetisch kunnen worden opgewekt (a) is altijd groter bij hoge energieën dan bij lage energieën. Als deze theorie klopt, zal het waarschijnlijk de fysica buiten het huidige model verklaren en licht werpen op mogelijke onbekende deeltjes die nog moeten worden onthuld door de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN, Europa's laboratorium voor deeltjesfysica in de buurt van Genève, Zwitserland.
"Ik ben blij als het bewijs juist blijkt te zijn", zegt Cardy, een theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van Oxford, VK. "Ik ben nogal verbaasd over het vermoeden dat ik in 1988 heb gemaakt."
Volgens theoretici Zohar Komargodski en Adam Schwimmer van het Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israël, werd het bewijs van de theorieën van Cardy in juli 2011 gepresenteerd en wint het langzaamaan bekendheid onder de wetenschappelijke gemeenschap terwijl andere theoretische natuurkundigen kennis nemen van zijn werk.
"Ik denk dat het waarschijnlijk juist is", zegt Nathan Seiberg, een theoretisch natuurkundige aan het Institute of Advanced Study in Princeton, New Jersey.
Het veld van de kwantumtheorie staat altijd op wankele grond ... het lijkt erop dat niemand 100% nauwkeurig kan zijn in hun inschattingen over hoe deeltjes zich zouden moeten gedragen. Volgens de Natuur nieuwsbericht, een voorbeeld is quantumchromodynamica - de theorie van de sterke kernkracht die de interacties tussen quarks en gluonen beschrijft. Door dat gebrek worstelen natuurkundigen om de fysica op de hoogenergetische, korteafstandsschaal van quarks te relateren aan de natuurkunde op langere afstanden, lagere energieschalen, zoals die van protonen en neutronen.
"Hoewel er veel werk is gestoken in het relateren van korte en lange afstandsschalen voor bepaalde kwantumveldentheorieën, zijn er relatief weinig algemene principes die dit doen voor alle theorieën die kunnen bestaan", zegt Robert Myers, een theoretisch natuurkundige aan het Perimeter Instituut in Waterloo, Canada.
De a-stelling van Cardy is misschien wel het antwoord - in vier dimensies - de drie dimensies van ruimte en de dimensie van tijd. In 2008 vonden twee natuurkundigen echter een tegenvoorbeeld van een kwantumveldentheorie die zich niet aan de regel hield. Maar stop daar niet. Twee jaar later evalueerden Seiberg en zijn collega's het tegenvoorbeeld opnieuw en ontdekten fouten. Deze bevindingen leidden tot meer studies van Cardy's werk en stelden Schwimmer en Komargodski in staat hun vermoeden te uiten. Nogmaals, het is niet perfect en sommige gebieden moeten verder worden verduidelijkt. Maar Myers denkt dat het bewijs juist is. 'Als dit een volledig bewijs is, wordt dit een zeer krachtig principe', zegt hij. "Als dat niet zo is, is het nog steeds een algemeen idee dat meestal geldt."
Volgens NatuurKen Intriligator, een theoretisch fysicus aan de Universiteit van Californië, San Diego, is het daarmee eens, eraan toevoegend dat, terwijl wiskundigen eisen dat bewijzen waterdicht zijn, natuurkundigen meestal tevreden zijn met bewijzen die meestal juist lijken, en geïntrigeerd door alle wegen die worden nagestreefd in meer diepte. Matt Strassler, een theoretisch natuurkundige aan de Rutgers University in New Brunswick, New Jersey, beschreef het bewijs op 9 november op zijn blog en beschreef het bewijs als 'opvallend' omdat het hele argument volgt zodra er een elegant technisch idee is vastgesteld.
Nu de theorie van Cardy grondiger is getest, is de kans groot dat deze universeler zal worden toegepast op het gebied van kwantumveldentheorieën. Dit kan de fysica verenigen, inclusief het gebied van supersymmetrie en de bevindingen met de LHC ondersteunen. De a-stelling 'zal een leidend instrument zijn voor theoretici die de fysica proberen te begrijpen', voorspelt Myers.
Het werk van Pehaps Cardy zal zich zelfs uitbreiden naar de fysica van de gecondenseerde materie, een gebied waar kwantumveldentheorieën worden gebruikt om nieuwe toestanden van materialen te verduidelijken. Het enige probleem is dat de a-stelling slechts bewijs heeft gehad in twee en vier dimensies - waar een paar gebieden van de fysica van de gecondenseerde materie lagen omvatten die slechts drie dimensies bevatten - twee in de ruimte en één in de tijd. Myers stelt echter dat ze in oneven aantallen dimensies aan een versie van de stelling zullen blijven werken. "Ik hoop alleen dat het nog 20 jaar duurt", zegt hij.
Oorspronkelijke verhaalbron: Nature News Release. Voor verder lezen: Over renormalisatie Groep stroomt in vier dimensies.
