У 1988 році Джон Карді запитав, чи існує c-теорема в чотирьох вимірах. Тепер - через чверть століття - здається, він мав рацію.
"Показано, що при d парній одноточковій функції сліду тензора напружень на сфері Sd при належному регулюванні визначає c-функцію, яка принаймні на один порядок циклу зменшується уздовж Траєкторії RG і нерухомі у нерухомих точках RG, де вона пропорційна звичайній конформній аномалії. " - сказала Карді. "Показано, що існування такої c-функції, якщо вона задовольняє цим властивостям для всіх порядків, відповідає очікуваній поведінці QCD у чотирьох вимірах".
Його спекуляція - це теорема ... безліч способів, в яких квантові поля можуть бути енергетично збуджені (а), завжди більше при великих енергіях, ніж при низьких. Якщо ця теорія правильна, то вона, ймовірно, пояснить фізику поза існуючою моделлю і пролиє світло на будь-які можливі невідомі частинки, які ще будуть розкриті Великим адронним колайдером (LHC) в ЦЕРН, європейській лабораторії фізики частинок поблизу Женеви, Швейцарія.
"Мені приємно, якщо докази виявляться правильними", - каже Карді, фізик-теоретик з Оксфордського університету, Великобританія. "Мене дуже вразила думка, яку я зробив у 1988 році".
За словами теоретиків Зохара Комаргодського та Адама Швіммера з Інституту науки Вейцмана в Реховоті, Ізраїль, доказ теорій Карді було представлено в липні 2011 року і повільно набуває відомості серед наукової спільноти, оскільки інші фізики-теоретики беруть до відома його роботи.
«Я думаю, що це цілком ймовірно, що це правильно», - каже Натан Сейберг, фізик-теоретик Інституту підвищення кваліфікації в Прінстоні, Нью-Джерсі.
Поле квантової теорії завжди стоїть на хиткому ґрунті ... схоже, що ніхто не може бути на 100% точним у своїх здогадах, як повинні поводитися частинки. Відповідно з Природа випуск новин, одним із прикладів є квантова хромодинаміка - теорія сильної ядерної сили, яка описує взаємодію кварків та глюонів. Цей брак залишає фізиків, які намагаються співвідносити фізику на великій енергетичній, короткомасштабній шкалі кварків з фізикою на більш далеких, нижчих енергетичних масштабах, таких як протони та нейтрони.
"Хоча багато роботи було спрямовано на співпрацювання масштабів на коротких і далеких відстанях для конкретних теорій квантових полів, існує порівняно мало загальних принципів, які роблять це для всіх теорій, які можуть існувати", - каже Роберт Майерс, фізик-теоретик з Інституту периметра у Ватерлоо, Канада.
Однак теорема Карді просто може бути відповіддю - у чотирьох вимірах - три виміри простору та вимір часу. Однак у 2008 році два фізики знайшли зустрічний приклад квантової теорії поля, яка не виконувала цього правила. Але на цьому не зупиняйтеся Через два роки Сейберг та його колеги переоцінили зустрічний приклад та виявили помилки. Ці результати призвели до більшого дослідження роботи Карді та дозволили Швіммеру та Комаргодському висловити свою здогадку. Знову ж таки, це не ідеально, і деякі області потребують подальшого уточнення. Але Майєрс вважає, що доказ правильний. "Якщо це повний доказ, то це стає дуже потужним принципом", - говорить він. "Якщо це не так, це все-таки загальна ідея, яка тримається більшість часу".
Згідно з Природа, Кен Інтрілігатор, фізик-теоретик з Каліфорнійського університету, Сан-Дієго, погоджується, додаючи, що хоча математики вимагають, щоб докази були водонепроникними, фізики, як правило, задовольняються доказами, які здаються в основному правильними, і заінтриговані будь-якими способами, яких слід дотримуватися більше глибина. Написавши у своєму блозі 9 листопада, Метт Штрасслер, фізик-теоретик з університету Рутгерса в Нью-Брансвіку, штат Нью-Джерсі, описав доказ "вражаючим", оскільки весь аргумент випливає після того, як буде створена одна елегантна технічна ідея.
Завдяки більш ретельному випробуванню теорії Карді, швидше за все, вона буде застосована більш універсально в областях квантових теорій поля. Це може уніфікувати фізику, включаючи область суперсиметрії та допомогти результатам з LHC. Теорема "стане провідним інструментом для теоретиків, які намагаються зрозуміти фізику", прогнозує Майєрс.
Робота Peops Cardy навіть розшириться на фізику конденсованої речовини, область, де використовуються квантові теорії поля для з'ясування нових станів матеріалів. Єдина проблема полягає в тому, що теорема має доказ лише у двох та чотирьох вимірах - де кілька областей фізики конденсованої речовини охоплюють шари, що містять лише три виміри - два у просторі та один у часі. Однак Майєрс заявляє, що вони продовжать працювати над версією теореми з непарними числами вимірів. "Я просто сподіваюся, що це не пройде ще 20 років", - говорить він.
Оригінальне джерело історії: Nature News Release. Для подальшого читання: Про ренормалізацію група протікає в чотирьох вимірах.
