Nel 1988, John Cardy chiese se esistesse un teorema c in quattro dimensioni. All'epoca, si aspettava ragionevolmente che il suo lavoro sulle teorie delle particelle e dei campi quantistici fosse messo alla prova in modo professionale... Ma non è mai successo. Ora, un quarto di secolo dopo, sembra che avesse ragione.
“Si mostra che, per d pari, la funzione a un punto della traccia del tensore degli sforzi sulla sfera, Sd, quando opportunamente regolarizzata, definisce una c-funzione, che, almeno di un ordine di loop, è decrescente lungo RG traiettorie ed è stazionario in punti fissi RG, dove è proporzionale alla consueta anomalia conforme. disse Cardi. 'Si dimostra che l'esistenza di una tale funzione c, se soddisfa queste proprietà per tutti gli ordini, è coerente con il comportamento previsto della QCD in quattro dimensioni'.
La sua speculazione è l'a-teorema... una moltitudine di vie in cui i campi quantistici possono essere eccitati energeticamente (a) è sempre maggiore alle alte energie che alle basse energie. Se questa teoria è corretta, probabilmente spiegherà la fisica oltre il modello attuale e farà luce su eventuali particelle sconosciute che devono ancora essere rivelate dal Large Hadron Collider (LHC) al CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle vicino a Ginevra, in Svizzera.
'Sono contento se la prova si rivela corretta', afferma Cardy, un fisico teorico dell'Università di Oxford, nel Regno Unito. 'Sono piuttosto stupito che la congettura che ho fatto nel 1988 abbia resistito'.
Secondo i teorici Zohar Komargodski e Adam Schwimmer del Weizmann Institute of Science a Rehovot, Israele, la prova delle teorie di Cardy è stata presentata nel luglio 2011 e sta lentamente guadagnando notorietà tra la comunità scientifica mentre altri fisici teorici prendono nota del suo lavoro.
'Penso che sia molto probabile che sia giusto', afferma Nathan Seiberg, fisico teorico presso l'Institute of Advanced Study di Princeton, nel New Jersey.
Il campo della teoria quantistica si trova sempre su un terreno instabile... sembra che nessuno possa essere accurato al 100% sulle proprie ipotesi su come dovrebbero comportarsi le particelle. Secondo ilNaturacomunicato stampa, un esempio è la cromodinamica quantistica, la teoria della forza nucleare forte che descrive le interazioni tra quark e gluoni. Questa mancanza lascia i fisici che lottano per mettere in relazione la fisica alla scala dei quark ad alta energia e a breve distanza con la fisica a scale a più lunga distanza e a bassa energia, come quella dei protoni e dei neutroni.
'Sebbene sia stato fatto molto lavoro per mettere in relazione scale a breve e lunga distanza per particolari teorie del campo quantistico, ci sono relativamente pochi principi generali che fanno questo per tutte le teorie che possono esistere', afferma Robert Myers, un fisico teorico presso il Perimeter Institute a Waterloo, Canada.
Tuttavia, l'a-teorema di Cardy potrebbe essere proprio la risposta – in quattro dimensioni – alle tre dimensioni dello spazio e alla dimensione del tempo. Tuttavia, nel 2008, due fisici hanno trovato un controesempio di una teoria quantistica dei campi che non obbediva alla regola. Ma non fermarti qui. Due anni dopo Seiberg e i suoi colleghi rivalutarono il controesempio e scoprirono gli errori. Questi risultati hanno portato a ulteriori studi sul lavoro di Cardy e hanno permesso a Schwimmer e Komargodski di esprimere la loro congettura. Ancora una volta, non è perfetto e alcune aree necessitano di ulteriori chiarimenti. Ma Myers pensa che la prova sia corretta. 'Se questa è una prova completa, allora questo diventa un principio molto potente', dice. 'Se non lo è, è ancora un'idea generale che vale la maggior parte del tempo'.
SecondoNatura, Ken Intriligator, un fisico teorico dell'Università della California, San Diego, è d'accordo, aggiungendo che mentre i matematici richiedono che le dimostrazioni siano a tenuta stagna, i fisici tendono ad essere soddisfatti da prove che sembrano per lo più giuste, e incuriositi da qualsiasi strada da perseguire in più profondità. Scrivendo sul suo blog il 9 novembre, Matt Strassler, un fisico teorico della Rutgers University nel New Brunswick, nel New Jersey, ha descritto la dimostrazione come 'sorprendente' perché l'intero argomento segue una volta che è stata stabilita un'idea tecnica elegante.
Con la teoria di Cardy testata in modo più approfondito, è probabile che verrà applicata più universalmente nelle aree delle teorie quantistiche dei campi. Questo potrebbe unificare la fisica, inclusa l'area della supersimmetria e aiutare i risultati con LHC. L'a-teorema “sarà uno strumento guida per i teorici che cercano di capire la fisica”, prevede Myers.
Forse il lavoro di Cardy si espanderà anche nella fisica della materia condensata, un'area in cui le teorie dei campi quantistici vengono utilizzate per chiarire nuovi stati dei materiali. L'unico problema è che l'a-teorema ha avuto prova solo in due e quattro dimensioni – dove alcune aree della fisica della materia condensata abbracciano strati contenenti solo tre dimensioni – due nello spazio e una nel tempo. Tuttavia, Myers afferma che continueranno a lavorare su una versione del teorema in numero dispari di dimensioni. 'Spero solo che non ci vorranno altri 20 anni', dice.
Fonte della storia originale: Comunicato stampa sulla natura . Per ulteriori letture: Sui flussi di gruppo di rinormalizzazione in quattro dimensioni .