Natuurkundigen van University College London (UCL) publiceren vandaag een nieuwe theorie die zwaartekracht en kwantummechanica met elkaar verenigt, met behoud van Einsteins klassieke concept van de ruimtetijd (Physical Review X / Nature Communications). De moderne natuurkunde is gebaseerd op twee pijlers. De ene is de kwantumtheorie, die de kleinste deeltjes in het heelal bestuurt; de andere is Einsteins algemene relativiteitstheorie, die de zwaartekracht verklaart via de kromming van de ruimtetijd. Al meer dan een eeuw doen wetenschappers verwoede pogingen om de beide theorieën met elkaar te verenigen – tot nu toe tevergeefs.
De heersende aanname is dat Einsteins zwaartekrachtstheorie aangepast oftewel ‘gekwantificeerd’ moet worden om binnen de kwantumtheorie te passen. Dit is de benadering van twee toonaangevende kandidaten voor een kwantumzwaartekrachttheorie: de snaartheorie en de lus-kwantumzwaartekracht.
De nieuwe theorie, ontwikkeld door Jonathan Oppenheim (UCL), kiest een alternatieve benadering door te stellen dat de ruimtetijd ‘klassiek’ kan zijn – dat wil zeggen: helemaal niet wordt beheerst door de kwantumtheorie. In plaats van de ruimtetijd te modificeren, modificeert de theorie – de zogenoemde ‘post-kwantumtheorie van de klassieke zwaartekracht’ – de kwantumtheorie en voorspelt zij dat de ruimtetijd een intrinsieke verstoring teweegbrengt.
Dit resulteert in willekeurige, heftige fluctuaties in de ruimtetijd die groter zijn dan voorzien onder de kwantumtheorie, waardoor het schijnbare gewicht van objecten onvoorspelbaar wordt als er maar nauwkeurig genoeg wordt gemeten. In een artikel, gepubliceerd door voormalige promovendi van Oppenheim, worden enkele gevolgen van de theorie bekeken en wordt een experiment voorgesteld om de theorie te toetsen door heel nauwkeurig een massa te meten, om te zien of het gewicht ervan in de loop van de tijd lijkt te fluctueren.
Het Bureau international des poids et mesures in Frankrijk weegt bijvoorbeeld routinematig een massa van 1 kilogram die vroeger de standaardkilogram was. Als de fluctuaties in de metingen van deze massa van 1 kilogram kleiner zijn dan nodig is voor wiskundige consistentie, kan de theorie worden uitgesloten. Het meetconcept is eenvoudig, maar het wegen van het object moet met ongekende precisie worden uitgevoerd. (EE) (Image Credit: Isaac Young)
