Nel 1988, John Cardy chiese se esistesse un teorema c in quattro dimensioni. Ora - un quarto di secolo dopo - sembra che avesse ragione.
“È dimostrato che, per d pari, la funzione a un punto della traccia del tensore di stress sulla sfera, Sd, quando opportunamente regolarizzata, definisce una funzione c, che, almeno a un ordine di loop, sta diminuendo lungo Traiettorie RG ed è fermo in punti fissi RG, dove è proporzionale alla solita anomalia conforme. " disse Cardy. "È dimostrato che l'esistenza di tale funzione c, se soddisfa queste proprietà per tutti gli ordini, è coerente con il comportamento atteso del QCD in quattro dimensioni."
La sua speculazione è l'a-teorema ... una moltitudine di strade 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 al di là del modello attuale e farà luce su eventuali particelle sconosciute ancora rivelate dal Large Hadron Collider (LHC) al CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle vicino a Ginevra, Svizzera.
"Sono lieto che la prova risulti corretta", afferma Cardy, un fisico teorico dell'Università di Oxford, nel Regno Unito. "Sono abbastanza sorpreso che la congettura che ho fatto nel 1988 si sia alzata."
Secondo i teorici Zohar Komargodski e Adam Schwimmer del Weizmann Institute of Science di 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 abbia ragione", afferma Nathan Seiberg, un 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 preciso al 100% sulle loro ipotesi su come le particelle dovrebbero comportarsi. Secondo il Natura comunicato stampa, un esempio è la cromodinamica quantistica, la teoria della forte forza nucleare che descrive le interazioni tra quark e gluoni. Questa mancanza lascia i fisici che lottano per mettere in relazione la fisica sulla scala ad alta energia e di breve distanza dei quark con la fisica su scale più lunghe, a energia più bassa, come quella dei protoni e dei neutroni.
"Sebbene sia stato dedicato molto lavoro alla relazione tra scale a breve e lunga distanza per particolari teorie dei campi quantistici, esistono relativamente pochi principi generali che lo fanno per tutte le teorie che possono esistere", afferma Robert Myers, fisico teorico presso il Perimeter Institute a Waterloo, in Canada.
Tuttavia, il teorema di Cardy potrebbe essere la risposta - in quattro dimensioni - le tre dimensioni dello spazio e la dimensione del tempo. Tuttavia, nel 2008, due fisici hanno trovato un contro-esempio di una teoria dei campi quantistici che non obbediva alla regola. Ma non fermarti qui. Due anni dopo Seiberg e i suoi colleghi hanno rivalutato il controesempio e hanno scoperto errori. Questi risultati hanno portato a ulteriori studi sul lavoro di Cardy e hanno permesso a Schwimmer e Komargodski di dichiarare le loro congetture. 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 diventa un principio molto potente", afferma. "Se non lo è, è ancora un'idea generale che si tiene per la maggior parte del tempo."
Secondo NaturaKen Intriligator, un fisico teorico dell'Università della California, San Diego, concorda, aggiungendo che mentre i matematici richiedono prove 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 alla Rutgers University di New Brunswick, nel New Jersey, ha descritto la prova come "sorprendente" perché l'intera discussione segue una volta stabilita un'elegante idea tecnica.
Con la teoria di Cardy più accuratamente testata, è probabile che verrà applicata in modo più universale nelle aree delle teorie dei campi quantistici. Ciò può unificare la fisica, compresa l'area della supersimmetria e aiutare i risultati con l'LHC. L'a-teorema "sarà uno strumento guida per i teorici che cercano di capire la fisica", predice Myers.
Il lavoro di Pehaps Cardy si espanderà persino 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 prove solo in due e quattro dimensioni - in cui 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 con un numero dispari di dimensioni. "Spero solo che non ci vorranno altri 20 anni", dice.
Fonte originale della storia: Nature News Release. Per ulteriori letture: sui flussi di gruppi di rinormalizzazione in quattro dimensioni.
