Kvantgravitationsteorier

Kvantgravitationsteorier är arbete att beskriva hur gravitation fungerar i kvantsammanhang och hur rumtiden kan bete sig vid mycket små längder där kvantmekanik och allmän relativitet båda är relevanta. Dessa teorier strävar efter att förena allmän relativitet med kvantfältslagar och att ge en konsekvent beskrivning vid Planck-skalan (~10^-35 meter). Hittills saknas empirisk bekräftelse, och olika ansatser föreslår olika sätt att spegla rumtiden och gravitationens kvantkaraktär.

De mest framträdande riktningarna inkluderar loopkvantgravitation (LQG), som quantiserar geometrin och där rumtidens egenskaper blir diskreta; spinnätverk och spinfoam som beskrivningar av kvantisering i bakgrundsfri formulering. Strängteori föreslår att de grundläggande byggstenarna är en-dimensionella strängar vars vibrationer ger alla partiklar, inklusive graviton; kräver extra dimensioner och ofta M-teori som en uppsättning teorier. Kausala dynamiska triangulationer (CDT) studerar gravitationsvägar i en diskret triangulering som bevarar orsakssamband och leder till en emergent fyra-dimensionell rumtidsstruktur i stora skalor. Andra ansatser inkluderar asymptotisk säkerhet och emergent gravity (t.ex. entropibaserad gravitation).

Relationen till allmän relativitet är att kvantgravitationsteorierna ska återge den klassiska GR i lågenergiläget och ge en rimlig kosmologi. Experimentella ledtrådar söks bland tecken på gravitonliknande effekter, modifierade partikelhastigheter, eller avvikelser i gravitationens beteende på små avstånd. Men för närvarande saknas konklussiv bekräftelse. Forskningen fortgår med teoretiska och numeriska studier samt eventuella indirekta bevis genom kosmologi och fenomen som mörk materia och mörk energi.