در قسمت اول با تنظیم ظریف آشنا شده و به معرفی راه‌حلی پرداختیم که در رفع بی‌نهایت‌های نظریه میدان کوانتومی در فیزیک مدل استاندارد کمک می‌کرد. در قسمت قبل دیدیم که استفاده از حد قطع در نظریه میدان، منجر به حذف بی نهایت‌های آن می‌شود. در این قسمت خواهیم دید چگونه انتخاب یک نقطه مرجع متفاوت می‌تواند به حل مشکل کمک کند. با دیپ لوک همراه باشید…
فیزیکدانان به منظور اجتناب از نیاز به تنظیم ظریف، پیش‌بینی کرده بودند که حد قطع باید در محدوده‌ی نسبتا پایین انرژی‌های کاوش شده‌ی LHC قرار گیرد. پس از ده سال، تداوم غیاب هر گونه فیزیک جدیدی، حد قطع مدل استاندارد را بالاتر از ۱۰۰۰ گیگاالکترون ولت قرار می‌دهد که در حال حاضر به تنظیم ظریف بیشتری نسبت به آنچه بسیاری از فیزیکدانان، قابل قبول می‌دانند، نیاز دارد. اکنون بسیاری از دانشمندان بر این باورند که نیاز به تنظیم ظریف در مدل استاندارد، نشان می‌دهد که QFT غیر طبیعی است، بدین معنا که به یک انتخاب ساختگی یا تنظیم ظریف‌شده از مقادیر پارامترهای بنیادی نظریه تکیه می‌کند. جیان جودیس (Gian Giudice)، سرپرست گروه نظری سِرن و بسیاری از اعضای جامعه‌ی فیزیک ذرات معتقدند:
یک دیدگاه از وضعیت کنونی QFT این است که نتایج حاصل از LHC احتیاج به پذیرش تنظیم ظریف مدل استاندارد از سوی ما دارد که به نوبه‌ی خود نیازمند توضیح از طریق یک نظریه‌ی بنیادی‌تر ناشناخته است.
احتمال دیگر این است که اصل طبیعی بودن به عنوان مانعی در مقابل تنظیم ظریف پارامترهای لخت، باید کنار گذاشته شود و همچنین تلاش برای اجتناب یا توضیح تنظیم ظریف جرم هیگز لخت برای کشف فیزیک فراتر از مدل استاندارد، باید بسیار کمتر مورد توجه قرار گیرد. این دیدگاه توسط عده‌ی قلیلی از برجستگان فیزیک از جمله کریستُف وتریچ (Christof Wetterich)، یوجینویو بیانکی (Eugenio Bianchi)، کارلو روولی (Carlo Rovell)، سابین هوسنفلدر (Sabine Hossenfelder) و ریاضیدانی به نام پیتر وُیت ( Peter Woit) مورد حمایت قرار گرفته است. این پیشنهاد بسیار بحث‌برانگیز نشان می‌دهد کارهای زیادی که در چهل سال گذشته در فیزیک نظری ذرات انجام شده، بر مبنای گمانه‌زنی‌های متافیزیکی شکل گرفته است. عدم وجود فیزیک جدید در LHC این دیدگاه را با وجود پیامدهای افراطی‌اش، هنوز به عنوان یک احتمال قوی در نظر می‌گیرد.
اگر طبیعی بودن اشتباه است، این اشتباه بودن به کجا می‌انجامد؟ یکی از نقاط ضعفی که اخیرا توسط هوسنفلدر پررنگ‌تر شده، این فرض است که برخی مقادیر پارامترهای مدل استاندارد محتمل‌تر از پارامترهای دیگرند. او استدلال می‌کند از آنجایی که پارامترهای مدل استاندارد ثابت هستند و تنها یک بار به ما داده می‌شوند، نمی‌توانیم این احتمال را با همان شیوه‌ای تخمین بزنیم که احتمال تعداد شیر یا خط آمدن سکه‌ای که بارها به هوا پرتاب کرده‌ایم را تخمین می‌زنیم. از آنجایی که چیزی وجود ندارد که به ما بگوید توزیع احتمالاتی در فضای پارامتر لخت بنیادی چطور تعیین می‌شود، نگرانی اینکه پارامترهای مدل استاندارد به گونه‌ای بعید یا تنظیم ظریف شده هستند، نمی‌تواند فرمول‌بندی شود. بنابراین هوسنفلدر پیشنهاد می‌کند که ما نباید درباره‌ی تنظیم ظریف جرم هیگز یا پیروی از اصل طبیعی بودن در نظریه‌های فیزیکی نگران باشیم.
نگرانی دیگر مربوط به طبیعی بودن، در دهه‌ی ۱۹۸۰ توسط وتریچ، پیشگام نظریه‌ی بازبهنجارش ارائه شد. از نظر وتریچ، حذف ظریف میان جرم لخت هیگز و تصحیحات کوانتومی هیگز، محصول مصنوعی و جانبی چگونگی انتخاب ما برای محاسبه‌ی جرم بوزون هیگز، به جای بازتاب هر گونه انطباق اسرارآمیز است. وتریچ استدلال می‌کند قراردادهای دیگر می‌توانستند در غیاب حذف، انتخاب شوند و بنابراین نباید در مورد آن نگران باشیم. اخیرا، بیانکی و روولی از نگرش مشابهی در رابطه با مشکل ثابت کیهان‌شناسی حمایت کرده‌اند که با مساله‌ی طبیعی بودن هیگز بسیار مرتبط است.
از سال ۲۰۱۶، ما بحث‌های در مورد طبیعی بودن و تنظیم ظریف را مطالعه کرده ایم. ما دریافتیم به نظر می‌رسد که استدلال وتریچ فرضیه‌ای را که در بسیاری از تفسیرهای ساسکیند (اینکه مقادیر فیزیکی واقعی برای پارامترهای لخت وجود دارد) به طور ضمنی ساخته شده، باطل می‌کند. در عوض، استدلال وتریچ فرض می‌کند که انتخاب‌های معادل فیزیکی و متمایزی از مقادیر پارامترهای لخت وجود دارد که دقیقا همان پیش‌بینی‌ها را تولید می‌کنند و اینکه پارامترهای لخت «بنیادی» یا «درست» نظریه چه چیزی هستند، اهمیتی ندارد.
از این دیدگاه، به نظر می‌رسد حذف ظریف میان جرم لخت هیگز و تصحیحات کوانتومی بیشتر به حذفی که رخ می‌دهد، وابسته است. درست مانند وقتی که فاصلهی موزه‌ی تاریخ طبیعی تا موزه‌ی هنر نیویورک را با در نظر گرفتن تفاوت بین فاصلهی آنها تا نشان «هالیوود» در لس آنجلس محاسبه کنیم. اینجا و در مورد هیگز، تفاوت بین دو عدد بزرگ، یک عدد بسیار کوچکتر را می‌دهد. با این حال، هیچ انطباق یا تنظیم ظریفی وجود ندارد. حذف ظریف صرفا محصول جانبی یک نقطه‌ی مرجع نامناسب است و می‌تواند به راحتی با انتخاب دیگری حذف شود (مثلا وسط پارک مرکزی در مثال بالا). در مورد جرم هیگز هم، حذف ظریف میان جرم لخت هیگز و تصحیحات کوانتومی می‌تواند به طور مشابهی با انتخاب یک نقطه مرجع متفاوت، حذف شود.
اعتبار استدلال‌های مبتنی بر طبیعی بودن که مفهوم پارامترهای اساسی را بیان می‌کنند، بر پرسش‌هایی درباره‌ی اینکه در QFT چه چیزی واقعی است، تکیه دارد. استدلال اصلی برای کنار گذاشتن این مفهوم که مجموعه‌ای از مقادیر پارامترهای لخت مدل استاندارد، توصیف «درستی» از این سیستم را ارائه می‌کند، این است که تولید پیش‌بینی‌های موفق مدل استاندارد، غیر ضروری است.
به یک معنا، انتخاب برای کنار گذاشتن مفهوم پارامترهای بنیادی با انتخابی که در نظریه نسبیت خاص اینشتین برای کنار گذاشتن این فرض که حقیقت مطلقی در مورذ اینکه کدام اشیا در حال سکون و کدام‌ها در حال حرکت هستند وجود دارد، متناظر است. در هر دو مورد، ما این ایده را رد می‌کنیم که حقیقت مطلقی در مورد اینکه کدام نقطه مرجع یا دستگاه مختصات، به طور فیزیکی صحیح یا واقعی است. ابرتقارن که مهم‌ترین نامزد نظریه‌های توصیفی فیزیک فراتر از مدل استاندارد است، چندین بار به دلیل توانایی‌اش در حل مشکل حذف ظریف در محاسبه‌ی جرم بوزون هیگز، مورد حمایت قرار گرفته است.
آنچه در بحث درباره‌ی اعتبار اصل طبیعی بودن مطرح است، این نیست که فیزیکدانان باید به ادامه‌ی جست وجوی نظریه‌های عمیق‌تر و جهانی‌تر بپردازند (این به طور گسترده پذیرفته شده)، بلکه این است که حذف‌های ظریف مربوط به جرم هیگز، انطباق مرموزی را بدست می‌دهد و توضیح این حذف‌ها باید در کانون توجه جستجوی فیزیک فراتر از مدل استاندارد قرار گیرد. جامعه‌ی فیزیک ذرات، در پی خلاص کردن خود از محدودیت‌های مدل استاندارد است و از طرفی غیاب فیزیک جدید در داده‌های LHC، ناامید کننده است. با این حال، مشکلات فراوان بنیان‌های ریاضیاتی و مفهومی‌ِ نظریه‌ی میدان کوانتومی، می‌تواند موجب پیشرفت فهم عمیق‌تر نظریه‌هایی شوند که اکنون می‌دانیم.
منبع: nautil.us
