Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 64)

Lực hấp dẫn lượng tử

Lực hấp dẫn là lực duy nhất chưa dung hòa được với cơ học lượng tử. Thuyết tương đối rộng của Einstein không mô tả nó là một lực, mà là sự biến dạng của không-thời gian do khối lượng của các vật thể gây ra. Thế nhưng người ta cần một lí thuyết mô tả nó là một trường lượng tử để giải thích cách nó tác dụng ở những cấp độ rất nhỏ, trong những vùng mật độ cao ví dụ như các lỗ đen hay trong Vụ Nổ Lớn.

Một vướng mắc lớn là, do bởi nguyên lí bất định Heisenberg ngăn cản chúng ta xác định chính xác đồng thời vị trí và động lượng của các hạt, nên chúng ta không thể biết lực hấp dẫn chính xác mà chúng sẽ chịu. Một vướng mắc nữa là sự bẻ cong không-thời gian theo thuyết tương đối làm tước mất của chúng ta một hệ tọa độ cố định: làm thế nào chúng ta có thể xác định xác suất của một hạt tồn tại ở một vị trí cho trước khi mà chính không gian liên tục thay đổi? Nếu lực hấp dẫn có thể bị lượng tử hóa, thì nó phải có một hạt boson mang lực của riêng nó, nhưng hạt giả định này, gọi là graviton, vẫn chưa được phát hiện, có lẽ năng lượng của nó nằm xa ngoài mức có thể đạt tới trong Máy Va chạm Hadron Lớn.

Lí thuyết điện yếu

Ở những nhiệt độ trên một triệu tỉ độ, lực điện từ chi phối ánh sáng và lực yếu điều khiển sự phóng xạ của các nguyên tố trở nên thống nhất và đối xứng. Lực ‘điện yếu’ này, được khám phá bởi Steven Weinberg, Abdus Salam và Sheldon Glashow vào thập niên 1960, tồn tại trong tự nhiên không bao lâu sau Vụ Nổ Lớn.

Ở những khoảng cách chỉ 10^-18 mét (một phần tỉ tỉ của một mét), lực yếu và lực điện từ vẫn duy trì độ lớn hầu như ngang nhau. Tuy nhiên, ở những khoảng cách lớn, lực yếu nhanh chóng suy biến. Điều này là do các hạt mang lực của nó, boson W và Z, thuộc về những hạt khối lượng lớn nhất được biết, do đó các ‘hạt ảo’ của chúng không truyền đi xa được, trong khi photon, hạt mang lực điện từ, không có khối lượng gì hết và, vì thế, có tầm xa trên lí thuyết là vô hạn. Các nhà vật lí nghi ngờ rằng sự khác biệt triệt để về khối lượng giữa các hạt mang lực là do một loại tương tác nào đó với trường Higgs, khi đối xứng bị phá vỡ và hai lực chia tách.

Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>