Les modèles de gravité quantique sont-ils compatibles avec la théorie des champs effective ?

The modern understanding of our best theories of the fundamental interactions is that these theories are effective: they are a low-energy description of Selon l'interprétation moderne de nos meilleures théories sur les interactions fondamentales, ces théories sont dites « effectives » : elles constituent une description à basse énergie de degrés de liberté plus fondamentaux, mais inaccessibles expérimentalement. Par conséquent, tant que l'on mène des expériences sans tenir compte de ces échelles d'énergie élevées, les résultats devraient s'expliquer par une théorie impliquant uniquement des degrés de liberté à basse énergie. En effet, il n'est pas nécessaire de prendre en compte les interactions quark-gluon pour décrire la mécanique newtonienne ou la dynamique des fluides. De même, si aujourd'hui une description complète de la gravité à des échelles arbitrairement grandes est encore considérée comme hors de portée, certains effets de la gravité quantique pourraient néanmoins être observés à basse énergie.

Si la relativité générale, notre théorie classique de la gravité la plus puissante et la plus précise, ne peut être quantifiée en tant que théorie de champ complète à l'ultraviolet (c'est-à-dire à des échelles arbitrairement courtes ou à des énergies élevées), elle peut néanmoins être quantifiée en tant que théorie de champ effective ; cela signifie qu'il est possible d'obtenir une description utile de la gravité quantique tant que l'on n'explore pas les échelles d'énergie proches du régime de Planck. Il est donc très intéressant de comparer certains modèles de gravité quantique complets à l'ultraviolet, tels que la gravité quantique à boucles ou la théorie des cordes, à la gravité quantique au niveau effectif. Ces comparaisons peuvent constituer un outil puissant pour écarter certains de ces modèles, car la gravité quantique en tant que théorie de champ effective est une théorie très fiable ; si la description ultraviolette ne correspond pas aux prédictions de la théorie effective, les raisons de cette discordance doivent être soigneusement étudiées et peuvent même constituer une raison solide d'écarter la description ultraviolette choisie.

L'absence de tests expérimentaux sur la gravité quantique nous a conduits à un vaste panorama de théories spéculatives dont le lien avec des descriptions de la gravité mieux comprises et mieux établies reste à établir. Dans son article, Sami a comparé des modèles de gravité quantique utilisés pour expliquer les transitions quantiques entre un trou noir et un trou blanc aux prédictions de la théorie des champs effective en matière de gravité quantique. Ses résultats ont montré que de nombreuses métriques spatio-temporelles utilisées pour ces modèles sont en fait incompatibles avec cette description effective de la gravité quantique, ce qui suggère fortement que ces modèles ne peuvent constituer une description fondamentale de la nature. De plus, il a calculé les paramètres de ces modèles à symétrie réduite utilisés dans ce type d'analyse, en s'assurant de leur compatibilité avec la description effective. Ces résultats établissent un lien explicite entre une description de la gravité quantique à basse énergie et des compléments plus spéculatifs à haute énergie.