Gravitatsiooniteooria konverents 2024

19.-22 juunil korraldab Tartu Ülikooli füüsika instituut (TÜFI) rahvusvahelise konverentsi „Geometric Foundations of Gravity 2023“, mis toob kokku gravitatsiooniteoreetikud, kosmoloogid, osakestefüüsikud ja matemaatikud. Konverentsil arutatakse, milliseid lahendusi kaasaja alusfüüsika probleemidele võivad pakkuda aegruumi süvastruktuuri kirjeldamisel seni vähe kasutatud võimalused.

Tegemist on järjekordse üritusega Tartus toimuvate konverentside sarjast, mida korraldab TÜFI gravitatsiooniteooria uurimisrühm. "Praegu põhineb viis, kuidas teadus kirjeldab gravitatsiooninähtusi planeetide liikumisest mustade aukude ja universumi kui tervikuni, Einsteini üldrelatiivsusteoorial. See tugineb Riemanni geomeetria matemaatikale ja määrab, kuidas aine energia ja impulss tekitavad aegruumi kõveruse. Üldrelatiivsusteooria on osutunud viimase sajandi jooksul tõeliselt edukaks, kuivõrd see selgitab paljude katsete ja vaatluste tulemusi. Siiski jääb universumi ehituse ja algusaegade kohta üles mitmeid suuri lahtisi küsimusi. Käesolevale konverentsile oleme kutsunud erinevate riikide teoreetilise füüsika ja matemaatika eksperte, et vaagida uusi geomeetrilisi võimalusi, mis võiksid aidata neid probleeme lahendada," selgitab gravitatsiooni uurimisrühma järeldoktor dr Alejandro Jiménez.

"Einsteini gravitatsiooni geometriseerimise vaimus on kaasaegsed teoreetilised uurimused huvitatud mitmesugustest modifikatsioonidest ja laiendustest, mis väljuvad tavapärasest Riemanni raamistikust," jätkab dr Damianos Iosifidis, kes on samuti gravitatsioonirühma järeldoktor. "Sellised laiendatud geomeetrilised areenid võivad olla seotud aine muude omadustega peale energia ja impulsi. Näiteks meetrilis-afiinsete teooriate puhul võivad aine mikroomadused (näiteks spinn või dilatatsioon) mängida rolli ja tekitada täiendavaid mitte-Riemanni efekte nagu aegruumi vääne ja mittemeetrilisus. Need omadused mõjutavad gravitatsiooninähtusi mittetriviaalsel viisil ja võivad seega muuta universumi kosmoloogilist evolutsiooni või tähtede, mustade aukude ja gravitatsioonilainete omadusi," täpsustab dr Iosifidis.

Tänavune konverents on järjekorras juba seitsmes rahvusvaheline teadusüritus gravitatsiooni alal, osundab teoreetilise füüsika kaasprofessor, TÜFI teoreetilise füüsika labori juhataja Laur Järv. Kui vahepeal tuli konverentsid läbi viia praktiliselt vaid interneti teel või hübriidses formaadis, siis käesolev kohtumine toimub rõhuga kohapealsel osavõtul. Koos korraldajatega on Tartusse oodata üle 70 osaleja, lisaks 40 on end registreerinud jälgima ettekandeid videoülekandes.

Huvilised, keda paeluvad kosmosega seotud suured küsimused, saavad oma uudishimu rahuldada konverentsi avalikul loengul teisipäeval, 20. juunil algusega kell 18.15 Tartu tähetornis. Londoni King's College professor ja Euroopa Füüsika Seltsi valitud president Mairi Sakellariadou kõneleb inglise keeles teemal „Varase universumi kosmoloogia“.

Rohkem infot on konverentsi kodulehel.

27. juunist 1. juulini 2022 korraldab Tartu Ülikooli füüsika instituut (TÜFI) rahvusvahelise konverentsi „Metric-Affine Frameworks for Gravity 2022“, mis toob kokku gravitatsiooniteoreetikud, kosmoloogid, osakestefüüsikud ja matemaatikud. Konverentsil arutatakse, milliseid lahendusi kaasaja alusfüüsika probleemidele võivad pakkuda aegruumi süvastruktuuri kirjeldamisel seni vähe kasutatud võimalused.

Ühe konverentsi korraldaja, TÜFI teoreetilise füüsika teaduri dr. Jorge G. Valcárceli sõnul pakub meetrilis-afiinne raamistik kaasaegset lähenemist gravitatsiooniteooriatele, mis püüab haarata mateeria põhiomadused nagu energia, impulss ja spinn ühtsesse geomeetrilisse kirjeldusse. Kuigi nende teooriate matemaatilisi aluseid hakkasid arendama Élie Cartan, Hermann Weyl ja Albert Einstein pea sajand tagasi, muutus kõnealuste mudelite süstemaatiline analüüs ja rakendused kosmoloogiliste ja astrofüüsikaliste nähtuste kirjeldamiseks praktiliselt võimalikuks alles suhteliselt hiljuti seoses arvutialgebra kasutuselevõtuga keeruliste rehkenduste läbiviimisel.

Sedatüüpi teooriate pere erinevate variantide seas on viimastel aastatel Tartu uurijate fookus ja tööpanus puudutanud eriti nn teleparalleelset gravitatsiooni. Ka käesoleval konverentsil umbes pooled ettekannetest käsitlevad just teleparalleelseid mudeleid. Nagu konverentsi korraldaja TÜFI teoreetilise füüsika teadur María José Guzmán selgitab, on teleparalleelne gravitatsioon huvitav, sest pakub Einsteini üldrelatiivsust ületavate teooriate uurimiseks avarat ja paljuski avastamata matemaatilist maastikku, kuivõrd kasutab kõveruse asemel hoopis väände mõistet aegruumi kirjeldamiseks. Seeläbi avanevad uued sihid Universumis vaadeldavate nähtuste seletamiseks, aga tuleb rinda pista ka uute probleemidega, mis ähvardavad teooria sisemist kooskõla rikkuda.

Praegune konverents kuulub Tartu rahvusvaheliste gravitatsioonikonverentside sarja, leides aset juba kuuendat aastat järjest, osundab teoreetilise füüsika kaasprofessor, TÜFI teoreetilise füüsika labori juhataja Laur Järv. Kui kaks viimast konverentsi tuli läbi viia praktiliselt vaid interneti teel, siis käesolev konverents toimub tõeliselt hübriidvormis. Vaatamata vaikselt jätkuvale Covid-19 pandeemiale ja potentsiaalselt ohtlikule julgeoleku olukorrale, tulevad konverentsi ligi 120 osavõtjast umbes pooled Tartusse kohale.

Huvilised, keda paeluvad kosmosega seotud suured küsimused, saavad oma uudishimu rahuldada konverentsi avalikul loengul teisipäeval, 28. juunil algusega kell 18.15 Tartu tähetornis. Professor Davi Rodrigues Espírito Santo ülikoolist Brasiiliast kõneleb inglise keeles teemal „Miks galaktikad pöörlevad?“. Loeng selgitab, miks on alust arvata, et eksisteerib tumeaine või kas äkki õnnestuks neid efekte seletada ka mingil muul alternatiivsel moel. 

Rohkem infot on konverentsi kodulehel.

Tartu rahvusvaheline gravitatsioonikonverents toimus viiendat aastat, seekord hübriidsena 

28. juunist 2. juulini 2021 toimus Tartu Ülikooli füüsika instituudi teoreetilise füüsika labori korraldatud rahvusvaheline konverents "Gravitatsiooni geomeetrilised alused", kuhu oli registreerunud üle 160 online osaleja 42 maalt. Vaatamata pandeemiast tingitud ebakindlusele reisimisel leidsid mõned teadlased siiski võimaluse saabuda kohale ning konverents õnnestus läbi viia hübriidvormis.

Kui paaril varasemal aastal on uusi põnevaid vaatlusandmeid pakkunud mustad augud ja gravitatsioonilained, siis sel aastal hakkas uurijate meeli enim erutama nn Hubble-Lemaitre parameetri H₀ määramisel tekkinud kriis kosmoloogias. Võrreldes kaugete supernoovade heleduse kahanemist täppisandmetega varasest universumist pärineva taustkiirguse kohta saame universumi paisumise suhtelisele kiirusele kaks ennustust, mis omavahel erinevad kaugelt enam kui mõõtmisvea piirid lubaksid. Seega hakkab tunduma, et ennustuste aluseks olev kosmoloogia standardmudel ehk ΛCDM, kus univerumit kirjeldab üldrelatiivsusteooria koos kosmoloogilise konstandi ja tumeainega, ei pea päriselt paika. Just sel teemal pidas konverentsi avaliku loengu Mexico Autonoomse Ülikooli professor Celia Escamilla Rivera.

Rida konverentsi peetud ettekandeid tutvustasid viimaseid edusamme Einsteini üldrelatiivsusteooria laienduste ja alternatiivide alal, käsitledes kosmoloogia ja mustade aukude kõrval ka näiteks tähemudeleid. "Eriti niisuguste teooriate uurimisel, kus gravitatsiooni kirjeldamisel on aegruumi kõveruse asemel mängus sellised geomeetrilised suurused nagu vääne või mittemeetrilisus, on Tartu kujunenud maailmas mitmel suunal pioneeriks ja teadusmõtte külgetõmbekeskuseks," selgitas konverentsi temaatika tagamaid María José Guzmán, hiljuti Tšiilist Tartusse järeldoktorantuuri saabunud noor teadlane. Veel üks märkimisväärne ettekannete ja arutelu ring puudutas gravitatsiooni kvantefekte ning võimalusi nende avaldumiseks astrofüüsikalistes vaatlustes, kus teoreetikute alusideed on sisendiks uute vaatlusmissioonide kavandamisele.

"Geomeetria on kaunis. See paistab veel kaunimana kui taibata, et see sobib looduse seaduste kirjeldamiseks. Siiski sisaldab meie praegune kirjeldus mitmeid valgeid laike, mistõttu olemegi siin -- et avastada uut", võttis konverentsi mõtte kokku TÜ teoreetilise füüsika teadur Aneta Wojnar, üks ürituse korraldajatest.

Tartu Ülikooli füüsikud korraldavad e-konverentsi teleparalleelse gravitatsiooni teemal

15.–19. juunini 2020 korraldab Tartu Ülikooli füüsika instituut rahvusvahelise teleparalleelsetele gravitatsiooniteooriatele pühendatud e-konverentsi, kuhu on osalema registreerunud ligi sada füüsikateoreetikut ja matemaatikut kõigist maailmajagudest.

Albert Einsteini poolt 1915. aastal loodud üldrelatiivsusteoorias kirjeldab gravitatsioonijõudu matemaatiliselt aegruumi kõverus. See seletab paljusid astronoomilisi nähtusi ning hiljuti sai see gravitatsioonilainete ja musta augu kujutisena ka märkimisväärse vaatlusliku kinnituse. Siiski innustavad seni lahendamata tumeaine ja -energia mõistatused uurijaid mõtlema üldrelatiivsusteooriast kaugemale. Tegelikult katsetas ka Einstein ise hilisematel aastatel gravitatsiooni kirjeldades alternatiivsete geomeetriliste mõistetega nagu vääne ja mittemeetrilisus. Teooriaid, kus aegruum ei ole kõver, nimetatakse matemaatilises keeles teleparalleelseteks.

Need Einsteini algsed visandid ei pälvinud kuigivõrd tähelepanu, sest üldrelatiivsusteooria paistis hästi toimivat, kuid hiljem jätkasid idee arendamist teised uurijad. „Tänapäeval teame mitut alternatiivset teooria formulatsiooni, mis annavad üldrelatiivsusteooriaga sama dünaamika. Küsimus on selles, kas aegruumi geomeetriat on võimalik määrata füüsikaliste eksperimentidega või on see üksnes matemaatilise kokkuleppe küsimus,“ võttis põhiprobleemi kokku Tartu Ülikooli teoreetilise füüsika vanemteadur ja üks konverentsi korraldajatest Tomi Koivisto.

See on juba neljas järjestikune gravitatsiooni geomeetrilistele alustele pühendatud rahvusvaheline teadusüritus, mille Tartu Ülikooli füüsika instituudi teoreetikud tumeda universumi tippkeskuse toel korraldavad. „Tänavune konverents oli kavandatud suhteliselt väikese, erialaspetsialistide kitsamale ringile mõeldud üritusena, kus arutada viimase aja uurimistulemuste ja lahtiste küsimuste üle. Kui olime selle aga reisipiirangute tõttu e-kanalitesse viinud, läks huvitatute arv kolm korda suuremaks,“ märkis teoreetilise füüsika vanemteadur ja füüsika instituudi asedirektor Laur Järv.

Konverentsi ettekanded ja arutelud toimuvad suhteliselt lühikese aja jooksul, kella 12–18, et võimaldada ka Aasia ja Ameerika ajavööndites asuvatel osalejatel mugavamalt kaasa lüüa. Tervitusbanketi asemel toimub teadlastele viktoriin „TeleQuiz“ ja konverentsi ekskursiooni asemel on osavõtjad kutsutud külastama Tartu Ülikooli muuseumi virtuaalseid näitusi.

Kosmosevaldkonna hiljutistest avastustest ja uudistulemustest teeb populaarteadusliku tutvustuse Ateena observatooriumi juhtivteadur, Ateena ja Hefei tehnikaülikoolide füüsikaprofessor Emmanuel Saridakis, kes peab täna, 16. juunil kell 18 inglise keeles avaliku e-loengu „Mustad augud ja gravitatsioonilained: uus aken universumisse“.

Gravitatsiooniteooria konverents süüvib universumi geomeetrilistesse alustesse

17.-21. juunil 2019 toimub TÜ füüsika instituudis teine rahvusvaheline konverents „Gravitatsiooni geomeetrilised alused“, mis toob kokku üle 60 teoreetilise füüsiku ja matemaatiku ligi 20 riigist.

Einsteini üldrelatiivusteooria, mis kirjeldab gravitatsioonijõudu matemaatiliselt aegruumi kõveruse kaudu, seletab hästi paljusid astronoomilisi nähtuseid ning on hiljuti saanud hiilgavad kinnitused gravitatsioonilainete avastamise ja musta augu ülesvõtte näol. Ometi tõstatavad kosmoloogias seni lahenduseta tumeaine ja tumeenergia probleemid võimaluse, et üldrelatiivusteooria on vaid piirjuht mingist üldisemast teooriast, mille märgatavad efektid avalduvad alles universumi käitumises ülisuurte mastaapide juures. "Osakestefüüsika, kosmoloogia ja gravitatsiooniteooria standardmudelite kokkusobitamine universumi tervikliuks kirjeldamiseks ei vii päris kooskõlalise pildini. See ajendab uurijaid minema tagasi gravitatsiooni geomeetriliste aluste juurde ja süstemaatiliselt läbi kaaluma kõiki matemaatilisi alternatiive teooria formuleerimisel," selgitab teemapüstitust konverentsi üks korraldajatest, TÜFI teoreetilise füüsika vanemteadur Manuel Hohmann.

Konverentsi organiseerib TÜ füüsika instituudi teoreetilise füüsika labor ning see on osa "Tumeda universumi“ teaduse tippkeskuse tegevusest, mida rahastab Euroopa regionaalarengu fond. Konverentsile kutsutud esinejate hulgas on näiteks professorid Fawad Hassan (Stockholm), Lavinia Heisenberg (ETH Zürich), Jutta Kunz (Oldenburg) ja Derek Wise (Concordia, St. Paul). "Tartu on kujunenud gravitatsiooniteooria rahvusvaheliselt arvestavaks keskuseks ning on hea meel näha, et kahe aasta järel on hulk erialaspetsialiste ja noori uurijaid taas leidnud võimaluse koos meiega universumi mõistatustesse süüvida," rõõmustab TÜFI asedirektor Laur Järv, kes on samuti konverentsi korraldaja.

Populaarteaduslikul tasemel on kõigil huvilistel võimalik gravitatsiooniga seotud problemaatikast aimu saada Tartu vanas Tähetornis toimuval avalikul loengul, mis toimub teisipäeval, 18. juunil kell 18. Professor Lavinia Heisenberg tutvustab teemat inglise keeles pealkirja "Our Dark Universe" all.

Teleparalleelse gravitatsiooni konverents

25.-29. juunil 2018 toimub Tartu ülikooli füüsika instituudis teleparalleelse gravitatsiooni konverents, kuhu universumi süvastruktuure matemaatiliselt mõtestama on kogunenud paar tosinat füüsikateooretikut kümnest riigist.

Teleparalleelse gravitatsiooni eellugu läheb 1928. aasta Einsteini artikliteni, kus ta püüdis konstrueerida kõiki jõude ühendavat teooriat. Kui 1915. a postuleeritud Einsteini üldrelatiivsusteooria kirjeldab gravitatsioonivälja aegruumi kõveruse kaudu, samas kui aegruumi vääne ja mittemeetrilisus võetakse nulliks, siis teleparalleelsetes teooriates eeldatakse, et aegruumi kõverus on null ja gravitatsiooni kirjeldab kas vääne või mittemeetrilisus. Ruumi kõverus tähendab, et geomeetriliste objektide nihutamisel nad muudavad oma orientatsiooni, puuduv kõverus aga lubab nihutamisel objektidel jääda endaga paralleelseks, sellest ka nimetus teleparallelism. Kõnealused teooriad on konstrueeritud nõnda, et füüsikaliste ennustuste poolest on nad ekvivalentsed üldrelatiivusteooriaga, ent matemaatiliste suuruste interpretatsioon on erinev ja teleparalleelse teooria ülesehitus hakkab sarnanema teisi fundamentaalseid interaktsioone kirjeldavate teooriatega. Kui teooriat laiendada või üldistada näiteks pidades silmas tumeenergia või tumeaine kirjeldamist, siis teleparallelismist lähtuvad mudelid hakkavad erinema analoogilistest üldrelatiivsusteooria laiendustest, siit ka uurijate kasvav huvi nende vastu.

Konverentsi kõrvalüritusena toimub teisipäeval, 26. juunil kell 18:15 Tartu vanas tähetornis avalik loeng, kus Napoli "Federico II" ülikooli astronoomia ja astrofüüsika professor ning Itaalia üldrelatiivsusteooria ja gravitatsiooni seltsi president Salvatore Capozziello kõneleb teemal Ajas rändamine, mustad augud ja ussiaugud. Loeng on inglise keeles, kõik huvilised on teretulnud!

Gravitatsiooniteoreetikud kogunevad Tartusse, et mõelda Einsteinist edasi

28. augustist 1. septembrini toimub TÜ füüsika instituudis rahvusvaheline konverents „Gravitatsiooni geomeetrilised alused“, mis toob kokku üle 60 teoreetilise füüsiku ja matemaatiku enam kui 20 riigist.

Einsteini üldrelatiivusteooria, mis kirjeldab gravitatsiooninähtuseid matemaatiliselt aegruumi kõveruse kaudu, on heas kooskõlas paljude astronoomiliste vaatlustega ning sai hiljuti hiilgava kinnituse gravitatsioonilainete avastamise näol. Ometi tõstatavad kosmoloogias seni lahenduseta tumeaine ja tumeenergia probleemid võimaluse, et üldrelatiivusteooria on vaid piirjuht mingist üldisemast teooriast, mille vaatluslikud efektid avalduvad alles universumi käitumises ülisuurte mastaapide juures. „See ajendab teadlasi vaagima gravitatsiooni geomeetrilisi aluseid ja üldrelatiivusteooria kooskõlalise laiendamise võimalusi. Nõnda on viimasel aastakümnel lisaks uutele vaatlusandmetele lisandunud palju huvitavaid arenguid ka gravitatsiooniteooria vallas,” selgitab teemapüstitust konverentsi üks korraldaja Laur Järv.

Konverentsile kutsutud esinejate hulgas on näiteks professorid Salvatore Capozziello (Napoli), Friedrich Hehl (Köln), Claus Lämmerzahl (Bremen) ja Sergei Odintsov (Barcelona). Kaugematest maadest on esindatud Brasiilia, Tšiili, Kanada, Jaapani, Lõuna-Korea ja Hiina teadlased.

Konverentsi korraldab TÜ füüsika instituudi teoreetilise füüsika labor ning see on osa „Tumeda universumi“ teaduse tippkeskuse tegevusest, mida rahastab Euroopa regionaalarengu fond. Konverentsi korraldamist toetavad ka Tartu ülikool ja Tartu linnavalitsus.

Gravitatsiooni ja universumi uuringutel on Tartus pikk ajalugu. Rootsiaegse Academia Gustavo-Carolina professor Sven Dimberg oli üks esimesi maailmas, kes ülikoolikursusel tutvustas Newtoni gravitatsiooniteooriat. Einsteini üldrelatiivsusteooriat käsitlevad uuringud algasid Tartus 1930-ndate aastate lõpus hilisema akadeemiku Harald Kerese eestvõttel ja jätkusid pärast sõda. 1963. aastal toimus siin üleliiduline gravitatsiooni suvekool, kus lektoriteks olid rahvusvaheliselt tuntud teoreetikud Vladimir Fok, Aleksei Petrov, Dmitri Ivanenko jt. Järgmistel aastakümnetel oli Tartu töörühmal tihedaid sidemeid nii ida kui lääne suunas: osaleti konverentsidel ja seminaridel ning korraldati neid jõudumööda ka ise. Suuremaid rahvusvahelisi teoreetilise ja matemaatilise füüsika konverentse on Tartus varem peetud mitmeid, ent nüüd on esmakordselt fookus üheselt gravitatsioonil.

Populaarteaduslikul tasemel on kõigil huvilistel võimalik gravitatsiooniga seotud problemaatikast aimu saada Tartu vanas tähetornis toimuval avalikul loengul, mis toimub teisipäeval, 29. augustil kell 18:15 ja mille peab Lancasteri ülikooli emeriitprofessor Robin Tucker (inglise keeles).