La théorie de la relativité générale est basée sur le concept d’espace-temps courbe. Pour décrire comment l'énergie et l'impulsion des champs sont distribuées dans l'espace-temps, ainsi que la manière dont ils interagissent avec le champ gravitationnel, une construction mathématique spéciale est utilisée :le tenseur énergie-impulsion. C'est une sorte d'analogue de l'énergie et de l'élan dans la mécanique ordinaire.
En relativité générale, le tenseur énergie-impulsion est considéré comme inchangé ou conservé. Tout comme par exemple en mécanique ordinaire, la loi de conservation de l’énergie est respectée. Cependant, cette hypothèse n'est pas toujours justifiée. Par exemple, à des énergies suffisamment élevées, le problème dit de non-renormalisabilité se pose. Techniquement, cela signifie que des défauts mathématiques apparaissent qui ne peuvent être éliminés.
Un astrophysicien de RUDN a construit une nouvelle théorie de la gravité, dans laquelle la « loi de conservation » du tenseur énergie-impulsion n'est pas requise. L'étude est publiée dans The European Physical Journal C .
"Le problème de la non-renormalisabilité de la gravité d'Einstein est bien connu. Il a conduit à des dizaines de tentatives pour le traiter comme une théorie des basses énergies. Par exemple, dans la théorie des cordes, l'équation classique d'Einstein n'est que le premier terme d'une série infinie. de corrections gravitationnelles. Il est donc possible qu'à haute énergie et/ou dans l'horizon des événements des trous noirs, la courbure de l'espace-temps et la gravité s'écartent de la théorie générale de la relativité d'Einstein.
"Cela peut s'expliquer de différentes manières. Cependant, dans tous les cas, la loi de conservation de l'énergie-impulsion peut être violée à des niveaux d'énergie élevés", a déclaré Hamidreza Fazlollahi, étudiant diplômé à l'Institut éducatif et scientifique de gravité et de cosmologie de RUDN. L'Université a dit.
Fazlollahi a construit un nouveau modèle gravitationnel. Il est parti de ce qu’on appelle la relation Gibbs-Duhem. Il s'agit d'une équation qui montre comment les indicateurs de ses composants changent dans un système thermodynamique. Après les transformations, nous obtenons une équation qui ressemble à l’équation classique d’Einstein dans sa forme, mais avec des facteurs et des constantes différents. Les équations de champ ont été complétées par deux termes. L'un décrit la température-entropie et le second décrit la charge et l'interaction.
L'astrophysicien a montré que le nouveau modèle gravitationnel est cohérent pour différents environnements et peut être utilisé dans la recherche astrophysique et astronomique. À titre d’exemple, l’auteur a testé la nouvelle théorie en calculant deux étapes du développement de l’univers :l’expansion inflationniste et l’accélération. Les indications de la nouvelle théorie sont cohérentes avec les observations expérimentales.
"Pour un exemple d'application, nous avons étudié des solutions à symétrie sphérique et l'évolution de l'univers aux temps anciens et tardifs. Le modèle n'a donné aucune divergence concernant la gravité d'Einstein pour le vide", a déclaré Fazlollahi.
Plus d'informations : H. R. Fazlollahi, Théorie de la gravité modifiée non conservée, The European Physical Journal C (2023). DOI :10.1140/epjc/s10052-023-12003-x
Fourni par le projet scientifique Lomonossov
