２７ ループ量子重力理論【宇宙とは】宇宙との対話

２７　ループ量子重力理論【宇宙とは】宇宙との対話

[電磁気力＋弱い力＋強い力＋重力]
・一般相対論と量子論を統合しようとする理論

○概要 [1][2]
・粒子は種類ごとに、プランク定数という数を基本として、その回転数は飛び飛びの値を取っている。例えば電子は、プランク定数の１／２の速度で回転している。

＜粒子のスピンの方向から、空間の方向を決める。＞
・１９５０年代に、このスピンの原理を利用して、電子のスピンの方向から、空間の各点の方向を定義する「スピンネットワーク」理論が、ペンローズによって発表された。

・具体的な方法としては物質を点で表し、方向性を線で表して、その線に垂直な面で一定の体積を作る。
・そのサイズはプランク長（10^-35ｍ）です。
・これを空間の最小単位（量子）として、方向を表す線をなぞって一周する（ループを描く）と空間の方向の変化が分かる。
・この理論で時空は、点と線を使ってグラフで表される。このグラフはスピンネットワークと呼ばれる。
・このスピンネットワークの変化が重力や素粒子の存在を示していると考える。

＜空間、重力、物質を一度に生み出し、表現できるのがループ量子重力理論の特徴＞
・スピンネットワークに時間を加えたものをスピンフォームと呼ぶ。
・スピンフォームは時計の秒針が動くように離散的に変化する。
・変化前と変化後の時間の差は1プランク秒（10-43秒）で、これが積もり積もって人が感じる時間となる。
・このようにループ量子重力理論では、時空は原子における電子配置のように離散的な値をとるものと考えられている。

・ループ量子重力理論と同じく量子重力理論の候補である超弦理論は、時空は背景場として最初からそこに存在するものとして定義しているが、ループ量子重力理論は、一般相対論と同様に理論自身が時空そのものを決定している。(背景独立性)
・ループ量子重力理論は、４次元で超対称性を用いずに展開できる。

○課題 [3]
・そもそも重力は自然界に存在する四つの力（基本相互作用）の中で最も弱く、量子化された重力が関係していると考えられる現象が現在到達できる天文学的観測や重力波の測定レベルでは観測されていない。

【参考】
１．教えて！ｇｏｏ
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/1474170.html
２．Wikipedia：ループ量子重力理論
３．Wikipedia：量子重力理論