I 1988 spurte John Cardy om det var et c-teorem i fire dimensjoner. Nå - et kvart århundre senere - ser det ut til at han hadde rett.
"Det er vist at, for d jevn, definerer ettpunktsfunksjonen til spenningen til spenningstensoren på sfæren, Sd, når det er passende regularisert, en c-funksjon, som, i det minste til en sløyferekkefølge, avtar langs RG-bane og er stasjonær på RG faste punkter, der den er proporsjonal med den vanlige konformale anomalien. ” sa Cardy. "Det vises at eksistensen av en slik c-funksjon, hvis den tilfredsstiller disse egenskapene til alle ordrer, er i samsvar med den forventede oppførselen til QCD i fire dimensjoner."
Hans spekulasjoner er a-teoremet… et mangfold av veier der kvantefelt kan bli energisk opphisset (a) er alltid større ved høye energier enn ved lave energier. Hvis denne teorien er riktig, vil den sannsynligvis forklare fysikken utover den gjeldende modellen og kaste lys over eventuelle ukjente partikler som ennå er avslørt av Large Hadron Collider (LHC) ved CERN, Europas partikkelfysikklaboratorium nær Genève, Sveits.
"Jeg er glad hvis beviset viser seg å være riktig," sier Cardy, en teoretisk fysiker ved University of Oxford, Storbritannia. "Jeg er ganske overrasket over at formodningen jeg gjorde i 1988 sto opp."
I følge teoretikerne Zohar Komargodski og Adam Schwimmer fra Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel, ble beviset for Cardys teorier presentert juli 2011, og får sakte beryktelse blant det vitenskapelige samfunnet, da andre teoretiske fysikere noterer seg arbeidet hans.
"Jeg tror det ganske sannsynlig vil være riktig," sier Nathan Seiberg, en teoretisk fysiker ved Institute of Advanced Study i Princeton, New Jersey.
Feltet for kvanteteori står alltid på skjelven grunn… det ser ut til at ingen kan være 100% nøyaktige på gjetningene sine om hvordan partikler skal oppføre seg. Ifølge Natur nyhetsoppslag, ett eksempel er kvantekromodynamikk - teorien om den sterke atomkraften som beskriver samspillet mellom kvarker og gluoner. Den mangelen etterlater fysikere som kjemper for å relatere fysikk i den høye energien, kortdistanse skalaen av kvarker til fysikken på lengre avstand, lavere energi skalaer, som protoner og nøytroner.
"Selv om det har arbeidet mye med å relatere kort- og langdistanse skalaer for bestemte kvantefeltteorier, er det relativt få generelle prinsipper som gjør dette for alle teorier som kan eksistere," sier Robert Myers, en teoretisk fysiker ved Perimeter Institute i Waterloo, Canada.
Imidlertid kan Cardys a-teorem bare være svaret - i fire dimensjoner - de tre dimensjonene i rommet og dimensjonen av tid. I 2008 fant imidlertid to fysikere et moteksempel på en kvantefeltteori som ikke overholdt regelen. Men ikke stopp der. To år senere evaluerte Seiberg og kollegene moteksemplet og oppdaget feil. Disse funnene førte til flere studier av Cardys arbeid og gjorde det mulig for Schwimmer og Komargodski å si hva hun antok. Igjen, det er ikke perfekt, og noen områder trenger ytterligere avklaring. Men Myers mener at beviset er riktig. "Hvis dette er et fullstendig bevis, blir dette et veldig kraftig prinsipp," sier han. "Hvis det ikke er det, er det fortsatt en generell ide som holder mesteparten av tiden."
I følge Natur, Ken Intriligator, en teoretisk fysiker ved University of California, San Diego, er enig, og legger til at mens matematikere krever at bevis er vanntette, har fysikere en tendens til å bli tilfredse med bevis som virker mest rettferdige, og fascinert av alle veier som kan forfølges i mer dybde. Matt Strassler, en teoretisk fysiker ved Rutgers University i New Brunswick, New Jersey, skrev på sin blogg 9. november og beskrev beviset som ”slående” fordi hele argumentet følger når en elegant teknisk idé er blitt opprettet.
Med Cardys teori grundigere testet, er sjansen stor for at den blir brukt mer universelt innenfor områdene av kvantefeltteorier. Dette kan forene fysikk, inkludert supersymmetri og hjelpe funnene med LHC. A-teoremet "vil være et ledende verktøy for teoretikere som prøver å forstå fysikken", spår Myers.
Pehaps Cardys arbeid vil til og med utvide seg til fysikk i kondensert materiale, et område der kvantefeltteorier brukes til å belyse nye materialtilstander. Det eneste problemet er at teoremet bare har hatt bevis i to og fire dimensjoner - der noen få fysikkfaglige områder omfavner lag som bare inneholder tre dimensjoner - to i rom og ett i tid. Myers uttaler imidlertid at de vil fortsette å jobbe med en versjon av teoremet i forskjellige antall dimensjoner. "Jeg håper bare det ikke vil ta ytterligere 20 år," sier han.
Original historiekilde: Nature News Release. For videre lesning: Om renormaliseringsgruppestrømmer i fire dimensjoner.
