Квантовая теория поля — это язык, на котором физики описывают элементарные частицы и их взаимодействия. Авторы работы решили немного «подправить» этот язык — ввели деформации, то есть небольшие изменения правил игры. Из-за них теория становится нелокальной: частицы начинают чувствовать друг друга не только в точке столкновения, а словно на расстоянии.
Такие поправки автоматически порождают гравитацию. В уравнениях появляются слагаемые, которые зависят от кривизны пространства-времени — совсем как в эйнштейновской теории. Для широкого класса теорий, называемых конформными, эти слагаемые универсальны. Они определяются всего одним параметром — центральным зарядом, который характеризует теорию. Это похоже на мыльный пузырь: его форма зависит только от давления внутри, а не от состава мыла.
Физики также изучили другой тип деформаций — так называемые след-следовые поправки. Здесь ключевую роль играет квантовая аномалия: на микроуровне нарушается классический закон сохранения. Именно аномалия определяет, какой гравитационный отклик получится в итоге. Расчёты показали, что результат конечен. Он не зависит от произвола в выборе математических приёмов — а это хороший знак для теории.
Работа даёт новый взгляд на идею «индуцированной гравитации», которую развивал ещё Андрей Сахаров. Гравитация не фундаментальна, а возникает как коллективный эффект квантовых полей — примерно как температура газа есть усреднённое движение молекул. И если в ранней Вселенной такие деформации были сильны, они могли оставить след в реликтовом излучении.
Центральный заряд для свободного электромагнитного поля равен 2, а для поля электронов — 1. Разные поля «вкладывают» разное количество гравитации.
В романе «Гравитация» Аластера Рейнольдса люди научились управлять гравитацией, меняя квантовые свойства вакуума — почти как в этой статье.