En forkastet gravitasjonsteori fra 1977 får nytt liv. Fysikere hevder nå at de fryktede «spøkelsespartiklene» kan være ufarlige — og at teorien gir testbare forutsigelser. Dette kan rokke ved flere tiår med dominans fra strengteori og supergravitasjon.

Hva er kvadratisk gravitasjon?

Den britiske fysikeren Kellogg Stelle, professor ved Imperial College London frem til sin død i 2024, utviklet i 1977 en variant av kvantegravitasjon som faktisk lot seg beregne uten uendeligheter. Teorien var renormaliserbar, noe tidligere forsøk ikke hadde vært.

Problemet var de såkalte ghost-partiklene med negativ energi. Slike «spøkelser» kunne, i teorien, dukke opp i stort antall og skape kaos i romtiden. Frykten for slike ustabile tilstander gjorde at feltet i stor grad avviste Stelles idé.

Hvorfor vender teorien tilbake nå?

Nesten 50 år etterpå peker en voksende gruppe forskere på at «spøkelsene» ikke nødvendigvis undergraver teorien.

• Luca Buoninfante ved Radboud-universitetet har vist at kvadratisk gravitasjon fungerer bedre enn antatt, og at den gir nye, testbare forutsigelser.
• John Donoghue (University of Massachusetts, Amherst) og Gabriel Menezes (Universitetet i São Paulo) finner at ghost-partiklene er så ustabile at de forsvinner før de rekker å skape problemer. De peker på at unitaritet dermed ikke ser ut til å brytes.
• Ny forskning (2025), blant annet i European Physical Journal C, undersøker LSZ-reduksjonsformler for ghost-tilstander som kan gi positive sannsynligheter og omgå de matematiske problemene mange fryktet.

«Ting alle andre ville sagt brøt med unitaritet ser ikke ut til å gjøre det,» forklarer Donoghue.

Fra inflasjon til kolliderende gravitoner

En viktig grunn til fornyet interesse er at kvadratisk gravitasjon kan forklare kosmisk inflasjon. Allerede i 1980 brukte Alexei Starobinsky denne rammen til å formulere en av de første inflasjonsteoriene.

I fjor viste Donoghue og kolleger at når gravitoner kolliderer i kvadratisk gravitasjon, blir gravitasjonen svakere jo mer intens kollisjonen er. Dette kalles asymptotisk frihet og antyder at teorien ikke bryter sammen, men kan beskrive naturen helt ned til de minste skalaene.

Utfordrer etablerte retninger

Kvadratisk gravitasjon utfordrer nå strengteori og supergravitasjon, som har dominert i tiår uten å levere gjennombruddene mange forventet. Noen forskere ser på ghost-partiklene som mulige nye objekter som dukker opp når vi presser kvantefeltteori og gravitasjon dypere.

«Rom-tid for alltid», sier fysiker Bob Holdom ved University of Toronto om muligheten for at romtiden kan være et kontinuum helt ned til uendelig små skalaer.

Kort tidslinje

• 1977: Kellogg Stelle lanserer renormaliserbar, kvadratisk gravitasjon.
• 1980: Alexei Starobinsky bruker teorien til å beskrive kosmisk inflasjon.
• I fjor: Donoghue m.fl. finner asymptotisk frihet for kolliderende gravitoner.
• 2025: Arbeider i European Physical Journal C utforsker LSZ-formler som kan gi positive sannsynligheter for ghost-tilstander.

Om den nye tolkningen holder, kan teorien bli en reell konkurrent i jakten på kvantegravitasjon. Forskningen publiseres og diskuteres bredt, blant annet via Quanta Magazine, European Physical Journal C, Radboud University, University of Massachusetts Amherst, Imperial College London og arXiv. Neste steg blir å teste forutsigelsene og se om «spøkelsene» virkelig lar seg temme.