グラビトン

重力相互作用は、グラビトンと呼ばれるまだ発見されていない素粒子によって媒介されているという仮説があります。 電磁気学は光子、強い相互作用はグルーオン、弱い相互作用はWおよびZボゾンである。 これらの3つの力はすべて、素粒子物理学の標準模型によって正確に記述されているように見える。 古典的極限では、重力子の理論が成功すれば一般相対性理論に還元され、弱い場の極限ではそれ自体がニュートンの重力の法則に還元されることになる」

重力子という言葉はもともと1934年にソ連の物理学者ドミトリイ・ブロヒンツェフと F.M. Gal’perin。

Gravitons and renormalizationEdit

グラビトン相互作用を記述する場合、古典理論のファインマン図と1ループ図などの半古典補正は正常に振る舞う。 しかし、少なくとも2つのループを持つファインマン図では、紫外発散が発生する。 量子化された一般相対性理論は、量子電気力学やヤンミルズ理論のようなモデルとは異なり、摂動的に繰り込み可能ではないため、これらの無限の結果を除去することはできないのです。 そのため、物理学者が粒子が重力子を放出したり吸収したりする確率を計算する摂動法から計算不可能な答えが見つかり、理論の予測可能性が失われてしまうのである。 それらの問題と相補近似の枠組みは、プランクスケール付近の振る舞いを記述するために、量子化された一般相対性理論よりも統一的な理論が必要であることを示す根拠となる。

他の力との比較編集

他の力の力の担い手（光子、グルーオン参照）と同様、重力は一般相対性理論の中で、出来事が起こる時空間を定義する役割を担っている。 エネルギーが時空の「形」を変え、重力はその「形」の結果であるという記述もありますが、これは一見、粒子間に働く力という概念と一致しにくいように思われます。 一般相対性理論は、その差分不変性により、特定の時空背景を「真の」時空背景として特定できないため、「背景非依存型」と呼ばれる。 これに対して、標準模型は背景非依存であり、ミンコフスキー空間が固定的な背景時空として特別な地位を占めている。 この違いを解決するために、量子重力の理論が必要とされている。 この理論がバックグラウンドに依存しないものであるかどうかは未解決の問題である。

推測理論における重力子編集

弦理論では、重力子の存在とその明確な相互作用が予測されている。 摂動弦理論におけるグラビトンは、非常に特殊な低エネルギー振動状態にある閉じた弦である。 また、弦理論における重力子の散乱は、AdS/CFT対応によって指示される共形場理論の相関関数や、行列理論から計算することができる。

弦理論における重力子の特徴は、終点のない閉じた弦として、ブランに拘束されず、その間を自由に移動できることであろう。 もし我々がブレーンに住んでいるとすれば（ブレーン理論が仮定するように）、このブレーンからの重力子の高次元空間への「漏れ」は、重力がなぜこれほど弱い力であるのかを説明し、我々自身に隣接する他のブレーンからの重力子は暗黒物質の説明となる可能性を提供することができる。 しかし、もし重力子がブレーン間を完全に自由に移動してしまうと、重力が希薄になりすぎて、ニュートンの逆二乗の法則に反してしまう。 そこでリサ・ランドールは、私たちのような3つのブレーンにはそれ自身の重力があり、グラビトンが自由に移動できないようにすることで、ニュートンの逆二乗則をほぼ維持しつつ、私たちが観測するような希薄な重力をもたらす可能性があることを発見したのです。 1630>

Ahmed Farag AliとSaurya Dasによる理論は、一般相対論的な測地線に（ボーム軌道を用いた）量子力学的補正を加えるものである。 重力子に小さくてもゼロでない質量を与えれば、ダークエネルギーを必要とせずに宇宙定数を説明でき、小ささの問題を解決できる。 この理論は、宇宙定数の小ささを説明することで、重力研究財団の2014年エッセイコンテストで入選を果たしました。 また、この理論は、提案された量子補正により、観測された宇宙の大規模な均質性と等方性を自然に説明するとして、2015年の重力研究財団のエッセイコンテストで入選を果たした

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