כוח הכבידה הקוונטי הוא מונח כולל לתיאוריות המנסות לאחד את כוח הכבידה עם האחר כוחות יסוד של הפיזיקה (שכבר מאוחדים יחד). בדרך כלל הוא מציב ישות תיאורטית, גרביטון, שהוא חלקיק וירטואלי המתווך את כוח הכבידה. זה מה שמבדיל את כוח הכבידה הקוונטי מתיאוריות שדות אחידות אחרות - אם כי, בשנת הגינות, חלק מהתיאוריות המסווגות בדרך כלל ככבידה קוונטית אינן דורשות בהכרח גרביטון.
מה זה גרביטון?
המודל הסטנדרטי של מכניקת הקוונטים (שפותח בין 1970 ל -1973) מניח כי השלושה האחרים כוחות יסוד של הפיזיקה מתווכים על ידי בוזונים וירטואליים. פוטונים מתווכים את הכוח האלקטרומגנטי, בוסונים W ו- Z מתווכים את הכוח הגרעיני החלש, וגלונים (כמו קווארקים) לתווך את הכוח הגרעיני החזק.
לפיכך הגרוויטון יתווך בכוח הכבידה. אם נמצא, הגרביטון צפוי להיות חסר מסה (מכיוון שהוא פועל באופן מיידי למרחקים ארוכים) ויש לו ספין 2 (מכיוון שכוח הכבידה הוא שדה טנזור בדרגה השנייה).
האם הוכחת כוח הכבידה?
הבעיה העיקרית בבדיקת ניסוי כל תיאוריה של כוח הכבידה הקוונטי היא שרמות האנרגיה הנדרשות בכדי לצפות בהשערות אינן ניתנות להשגה בניסויי מעבדה שוטפים.
אפילו תיאורטית, כוח הכבידה הקוונטי נתקל בבעיות חמורות. הכבידה מוסברת כעת באמצעות
תורת היחסות הכללית, שמניח הנחות שונות מאוד לגבי היקום בסולם המאקרוסקופי מאשר אלה שנעשו על ידי מכניקת הקוונטים בסולם המיקרוסקופי.הניסיונות לשלב אותם בדרך כלל נתקלים ב"בעיית ההמנורמליזציה ", שבה סכום כל הכוחות אינו מבטל החוצה וגורם לערך אינסופי. באלקטרודינמיקה קוונטית זה קרה מדי פעם, אך ניתן היה לבצע מחדש את המתמטיקה בכדי להסיר בעיות אלה. רנורמליזציה כזו אינה עובדת בפרשנות קוונטית של כוח הכבידה.
ההנחות של כוח הכבידה הקוונטיות הן בדרך כלל שתיאוריה כזו תתגלה כפשוטה ואלגנטית כל כך שפיזיקאים רבים מנסים לעבוד לאחור, חוזים תיאוריה שהם מרגישים שעשויים להסביר את הסימטריות שנצפו בפיזיקה הנוכחית ואז לראות אם התיאוריות הללו עובדות.
כמה תיאוריות שדה מאוחדות המסווגות כתיאוריות כוח משיכה קוונטיות כוללות:
- תורת המיתרים / תיאוריית העל / תורת M
- כוח משיכה
- כובד קוונטי לולאה
- תורת הטוויסטור
- גיאומטריה לא-קומוטטיבית
- כוח הכבידה הקוונטי האוקלידי
- משוואת Wheeler-deWitt
כמובן, יתכן לחלוטין שאם כוח הכבידה הקוונטי אכן קיים, הוא לא יהיה פשוט ולא אלגנטי, ובמקרה זה ניסיונות אלה ניגשים בהנחות לקויות, וכנראה שיהיו לא מדויק. רק זמן וניסויים יגידו בוודאות.
יתכן גם, כפי שחזות כמה מהתיאוריות לעיל, כי הבנת כוח הכבידה לא תעשה זאת רק לאחד את התיאוריות, אלא יביא להבנה חדשה באופן מהותי של המרחב זמן.
נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.