כבידה קוונטית לולאתית

כבידה קוונטית לולאתית (Loop Quantum Gravity-LQG) היא תאוריה במסגרת הכבידה הקוונטית. תאוריה זו מאפשרת איחוד של מכניקת הקוונטים עם תורת היחסות הכללית. זהו ניסיון לפתח תורת כבידה קוונטית המבוססת ישירות על הניסוח הגאומטרי של אלברט איינשטיין לכבידה, ולא על ההתייחסות לכוח הכבידה כאיזשהו כוח מסתורי. בתאוריה, כבידה קוונטית לולאתית מניחה שמבנה המרחב והזמן מורכב מלולאות זעירות וסופיות השזורות למרחב. קנה המידה בו התופעה מתרחשת, הוא סדר גודל של אורך פלאנק, בערך כ-10-35 מטר, וניסיון לדבר על משהו קטן יותר במסגרת התאוריה הוא חסר משמעות.

תחומי המחקר, הכוללים כ-30 קבוצות מחקר ברחבי העולם, חולקים את אותן ההנחות הפיזיקליות הבסיסיות ואת התיאור המתמטי של המרחב הקוונטי. התאוריה המפותחת ביותר שהתפתחה כתוצאה ישירה של תורת הכבידה הקוונטית הלולאתית נקראת קוסמולוגיה קוונטית לולאתית. הכבידה הקוונטית הלולאתית מקדמת את חקר היקום בשלב היווצרותו, ומשלבת את מושג המפץ הגדול בתאוריה הרחבה יותר של הקפיצה הגדולה, אשר רואה את המפץ הגדול כתחילתה של תקופת התפשטות, הבאה לאחר תקופה של התכווצות, שקרויה ההתכווצות הגדולה .

 היסטוריה 
בשנת 1986, אבהיי אשטקר ניסה לתאר מחדש את תורת היחסות הכללית של איינשטיין בשפה פיזיקלית הדומה יותר לזו של שאר הפיזיקה הבסיסית, ספציפית תורת יאנג-מילס . זמן קצר לאחר מכן, טד ג'ייקובסון ולי סמולין הבינו שהמשוואה הפורמלית של הכבידה הקוונטית, הנקראת משוואת וילר-דהוויט, אפשרה פתרונות ׳לולאתיות׳ כאשר נכתבה מחדש במשתני אשטקאר החדשים. קרלו רובלי וסמולין הגדירו תורת כבידה זו כלא מפריעה (ראו פונקציה לא מפריעה) ובלתי תלויה ברקע במונחים של פתרונות הלולאה הללו. חורחה פולין ויז'י לבנדובסקי הבינו שההסתעפויות של הלולאות חיוניות לעקביות התאוריה, ויש לנסח את התאוריה במונחים של לולאות מצטלבות, או גרפים.

בשנת 1994, רובלי וסמולין הראו שלאופרטורים הקוונטים של התאוריה הקשורים לשטח ולנפח יש טווח בדיד. כלומר, הגאומטריה מקוונטטת. תוצאה זו מגדירה בסיס מפורש של מצבים גאומטריים, מצבים שיסומנו לאחר מכן כרשתות הספין של המערכת, שהם גרפים המסומנים על ידי הספינים.

הגרסה הקנונית של התורה הוקמה על ידי תומאס ת'ימן, שהגדיר את אופרטור ההמילטוניאן נטול האנומליות והראה את קיומה של תאוריה בלתי תלויה ברקע שהיא עקבית מבחינה מתמטית. הגרסה האחרת שלה פותחה במשותף במשך כמה עשורים על ידי קבוצות מחקר בצרפת, קנדה, בריטניה, פולין וגרמניה. היא הושלמה בשנת 2008, והובילה להגדרתם של משפחה של אמפליטודות מעבר. ניתן היה לראות שבגבול הקלאסי הגרסה קשורה למשפחה של קיצורים של תורת היחסות הכללית. סופיותן של אמפליטודות אלו הוכחה בשנת 2011. דבר זה מחייב את קיומו של קבוע קוסמולוגי חיובי, העולה בקנה אחד עם ההאצה הנצפית בהתפשטות היקום.

 לקריאה נוספת 





 קישורים חיצוניים 
 מבוא להרצאות מקוונות של Loop Quantum Gravity מאת קרלו רובלי
 Covariant Loop Quantum Gravity מאת קרלו רובלי ופרנצ'סקה וידוטו ״קווריאנט לכבידה קוונטית לולאתית״
 "Loop Quantum Gravity" מאת Carlo Rovelli Physics World, נובמבר 2003 הרצאה על כבידה קוונטית לולאתית
 קוואנטום קצף ו-Loop Quantum Gravity
 אבהיי אשטקר: מאמרים פופולריים. כמה מאמרים פופולריים המתאימים למתחילים על מרחב, זמן, GR ו-LQG
 Loop Quantum Gravity: לי סמולין
 Loop Quantum Gravity Lectures Online מאת לי סמולין הרצאה מקוונת
 רשתות ספין, קצף ספין וכוח משיכה קוונטי לולאתי
 מגזין Wired, News: Moving Beyond Theory
 גיליון מיוחד של Scientific American באפריל 2006, A Matter of Time, כולל מאמר Lee Smolin LQG Atoms of Space and Time
 ספטמבר 2006, אקונומיסט, מאמר Looping the loop
 טלסקופ חלל קרני גמא: טלסקופ החלל קרני גמא פרמי  ארכיון
 זינו פוגש את המדע המודרני. מאמר מתוך Acta Physica Polonica B מאת ZK Silagadze.
 האם היקום שלפני המפץ הגדול השאיר את חותמו על השמיים? – על פי מודל המבוסס על תאוריית "כבידה קוונטית לולאתית", ייתכן שיקום אב שהיה קיים לפני שלנו השאיר חותם (New Scientist, 10 באפריל 2008)


 הערות שוליים 

קטגוריה:כבידה קוונטית