Космологическая постоянная была введена Альбертом Эйнштейном, чтобы придать вселенной постоянство, а затем отвергнута после открытия расширения Вселенной. В 1998 году было обнаружено, что расширение ускоряется, и постоянная вернулась. Однако квантовая теория поля гласит, что вакуум должен обладать колоссальной энергией, которая мгновенно разорвала бы Вселенную на части, а не позволяла бы ей потихоньку расширяться на протяжении миллиардов лет.

Команда ученых из Университета Брауна предложила решение проблемы космологической постоянной, пишет Scitech Daily. Оказывается, в уравнениях, которыми описывают квантовый эффект Холла, имеется топологическая особенность, присущая простой модели квантовой гравитации — состоянию Черна — Саймонса — Кодамы (ЧСК).

Хотя физики до сих пор не пришли к единому мнению относительно квантовой теории гравитации, но теория ЧСК — один из наиболее очевидных кандидатов, утверждают авторы работы.

«Мы показали, что если пространство-время обладает такой нетривиальной топологией, то это решает одну из самых серьезных проблем космологической постоянной, — сказал Стефон Александер, соавтор исследования. — Все квантовые возмущения, которые должны были бы резко увеличить значение космологической постоянной, инертны благодаря этой топологии, которая сохраняет значение постоянной стабильным».

При комнатной температуре и относительно слабых магнитных полях холловское напряжение возрастает линейно, но когда температура приближается к абсолютному нулю или когда магнитные поля становятся очень сильными, оно начинает нарастать дискретно. Величина ступеней постоянна и не меняется в зависимости от типа металла. То же самое присутствует и в уравнениях, описывающих состояние ЧСК. Топология самого пространства-времени «замораживает» значение космологической постоянной, делая ее инертной к квантовым флуктуациям вакуума.

Исследователям предстоит сделать еще многое, чтобы полностью разработать топологическое решение проблемы космологической постоянной. Но поиск потенциального решения гравитационного аспекта проблемы — это решающий шаг. Как минимум, работа укрепляет позиции состояния ЧСК как кандидата на теорию квантовой гравитации.

Команда ученых из США и Японии предложила недавно новую экспериментальную стратегию, позволяющую приблизить науку к ответу на вопрос, подчиняется ли гравитация законам квантовой механики. Их метод заключается в усилении квантовой запутанности, индуцированной гравитацией, с помощью подвижных зеркал.