kwantumzwaartekracht

Kwantumzwaartekracht is het onderzoeksgebied dat zich bezighoudt met een consistente beschrijving van de zwaartekracht volgens de principes van de kwantummechanica. Het doel is een theorie die de algemene relativiteit en de kwantumwereld verenigt. De relevante energieën liggen op de Planckschaal, waar ruimte en tijd mogelijk niet langer continu zijn en klassieke beschrijvingen uit hun voegen kunnen barsten. Plancklengte ≈ 1,6 × 10^-35 meter en Plancktijd ≈ 5,4 × 10^-44 seconde.

De belangrijkste benaderingen zijn Loop-kwantumzwaartekracht (LQG) en stringtheorie. LQG quantiseert de geometrie zelf en voorspelt dat ruimtetijd op fundamenteel niveau discrete spectra heeft via spinnetwerken, in een achtergrondonafhankelijke formulering. Stringtheorie beschouwt alle deeltjes als manifestaties van één-dimensionale strings in een hoger-dimensionale ruimte; zwaartekracht verschijnt als graviton in dit kader en unificatie met het standaardmodel is een kernpunt. Andere lijnen omvatten causale dynamische triangulatie, asymptotische veiligheid en emergente zwaartekracht die uit onderliggende systemen kan voortkomen.

Historisch gezien ontstonden vroege pogingen uit semiclassische benaderingen zoals kwantumvelden in gekromde ruimtetijd; formalisaties zoals de Wheeler-DeWitt-vergelijking en canonieke quantisatie van de zwaartekracht hebben een grote rol gespeeld. Een fundamenteel bezwaar is dat een perturbatieve kwantumtheorie van zwaartekracht mogelijk niet renormaliseerbaar is, wat heeft geleid tot zoeken naar niet-perturbatieve of volledig andere wegen.

Tot op heden is er geen direct experimenteel bewijs voor kwantumzwaartekracht. Indirecte tests richten zich op mogelijke Planckschaaleffecten in kosmologische gegevens, de thermodynamica van zwarte gaten en hoge-energie-verschijnselen. Gravitatiegolfwaarnemingen en nauwkeurige metingen leveren constrainten, maar geen definitieve bevestiging. Het vak blijft grotendeels theoretisch en afhankelijk van toekomstige technologieën.

Zie ook: kwantummechanica; algemene relativiteit; Planckschaal; kosmologie.