La teoria generale della relatività si basa sul concetto di spazio-tempo curvo. Per descrivere come l’energia e la quantità di moto dei campi sono distribuiti nello spazio-tempo, nonché come interagiscono con il campo gravitazionale, viene utilizzato uno speciale costrutto matematico:il tensore energia-momento. Questo è una sorta di analogo dell'energia e della quantità di moto nella meccanica ordinaria.
Nella relatività generale, il tensore energia-momento è considerato invariato o conservato. Proprio come, ad esempio, nella meccanica ordinaria, la legge di conservazione dell'energia è soddisfatta. Tuttavia, questa ipotesi non è sempre giustificata. Ad esempio, a energie sufficientemente elevate sorge il cosiddetto problema della non rinormalizzabilità. Tecnicamente, ciò significa che appaiono difetti matematici che non possono essere eliminati.
Un astrofisico della RUDN ha costruito una nuova teoria della gravità, in cui la "legge di conservazione" del tensore energia-momento non è richiesta. Lo studio è pubblicato su The European Physical Journal C .
"Il problema della non rinormalizzabilità della gravità di Einstein è ben noto. Ha portato a dozzine di tentativi di trattarlo come una teoria a bassa energia. Ad esempio, nella teoria delle stringhe, l'equazione classica di Einstein è solo il primo termine di una serie infinita delle correzioni gravitazionali. Quindi è possibile che ad alta energia e/o all'interno dell'orizzonte degli eventi dei buchi neri, la curvatura dello spaziotempo e la gravità si discostino dalla teoria generale della relatività di Einstein.
"Ciò può essere spiegato in diversi modi. Tuttavia, in ogni caso, la legge di conservazione dell'energia-momento può essere violata a livelli energetici elevati", Hamidreza Fazlollahi, uno studente laureato presso l'Istituto Educativo e Scientifico di Gravità e Cosmologia della RUDN L'università ha detto.
Fazlollahi ha costruito un nuovo modello gravitazionale. Egli è partito dalla cosiddetta relazione Gibbs-Duhem. Questa è un'equazione che mostra come cambiano gli indicatori dei suoi componenti in un sistema termodinamico. Dopo le trasformazioni, abbiamo un'equazione che assomiglia nella forma alla classica equazione di Einstein, ma con fattori e costanti diversi. Le equazioni di campo sono state integrate con due termini. Uno descrive la temperatura-entropia e il secondo descrive la carica e l'interazione.
L'astrofisico ha dimostrato che il nuovo modello gravitazionale è coerente per diversi ambienti e può essere utilizzato nella ricerca astrofisica e astronomica. Ad esempio, l’autore ha testato la nuova teoria calcolando due fasi dello sviluppo dell’universo:espansione inflazionistica ed espansione accelerata. Le indicazioni della nuova teoria sono coerenti con le osservazioni sperimentali.
"Per un'applicazione di esempio, abbiamo studiato soluzioni sfericamente simmetriche e l'evoluzione dell'universo in tempi primitivi e successivi. Il modello non ha fornito alcuna discrepanza per quanto riguarda la gravità di Einstein per il vuoto", ha affermato Fazlollahi.
Ulteriori informazioni: H. R. Fazlollahi, Teoria della gravità modificata non conservata, The European Physical Journal C (2023). DOI:10.1140/epjc/s10052-023-12003-x
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