Riigi teaduse aastapreemia täppisteadustes said Laur Järv, Manuel Hohmann ja Margus Saal töödega gravitatsiooniteooriatest | Tartu Ülikooli Füüsika Instituut

TÜ üksuste kontaktandmed

humanitaarteaduste ja kunstide valdkond
Faculty phone: 
737 5341
Faculty address: 
Jakobi 2, ruumid 116–121, 51014 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5341
    Faculty address: 
    Jakobi 2, ruumid 116–121, 51005 Tartu
  • ajaloo ja arheoloogia instituut
    Faculty phone: 
    737 5651
    Faculty address: 
    Jakobi 2, 51005 Tartu
  • eesti ja üldkeeleteaduse instituut
    Faculty phone: 
    737 5221
    Faculty address: 
    Jakobi 2, IV korrus, 51005 Tartu
  • filosoofia ja semiootika instituut
    Faculty phone: 
    737 5314
    Faculty address: 
    Jakobi 2, ruumid 309–352, 51005 Tartu
  • kultuuriteaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 5223
    Faculty address: 
    Ülikooli 16, 51003 Tartu
  • maailma keelte ja kultuuride kolledž
    Faculty address: 
    J. Liivi 4, 50409, Tartu
  • usuteaduskond
    Faculty phone: 
    737 5300
    Faculty address: 
    Ülikooli 18-310, 50090 Tartu
  • Viljandi kultuuriakadeemia
    Faculty phone: 
    435 5232
    Faculty address: 
    Posti 1, 71004 Viljandi
sotsiaalteaduste valdkond
Faculty phone: 
737 5957
Faculty address: 
Lossi 36, 51003 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5900
    Faculty address: 
    Lossi 36, 51003 Tartu
  • haridusteaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 6440
    Faculty address: 
    Salme 1a–29, 50103 Tartu
  • Johan Skytte poliitikauuringute instituut
    Faculty phone: 
    737 5582
    Faculty address: 
    Lossi 36–301, 51003 Tartu
  • majandusteaduskond
    Faculty phone: 
    737 6310
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009 Tartu
  • psühholoogia instituut
    Faculty phone: 
    737 5902
    Faculty address: 
    Näituse 2, 50409 Tartu
  • õigusteaduskond
    Faculty phone: 
    737 5390
    Faculty address: 
    Näituse 20–324, 50409 Tartu
  • ühiskonnateaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 5188
    Faculty address: 
    Lossi 36, 51003 Tartu
  • Narva kolledž
    Faculty phone: 
    740 1900
    Faculty address: 
    Raekoja plats 2, 20307 Narva
  • Pärnu kolledž
    Faculty phone: 
    445 0520
    Faculty address: 
    Ringi 35, 80012 Pärnu
meditsiiniteaduste valdkond
Faculty phone: 
737 5326
Faculty address: 
Ravila 19, 50411 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5326
    Faculty address: 
    Ravila 19, 50411 Tartu
  • bio- ja siirdemeditsiini instituut
    Faculty phone: 
    737 4210
    Faculty address: 
    Biomeedikum, Ravila 19, 50411 Tartu
  • farmaatsia instituut
    Faculty phone: 
    737 5286
    Faculty address: 
    Nooruse 1, 50411 Tartu
  • hambaarstiteaduse instituut
    Faculty phone: 
    731 9856
    Faculty address: 
    Raekoja plats 6, 51003 Tartu
  • kliinilise meditsiini instituut
    Faculty phone: 
    737 5323
    Faculty address: 
    L. Puusepa 8, 50406 Tartu
  • peremeditsiini ja rahvatervishoiu instituut
    Faculty phone: 
    737 4190
    Faculty address: 
    Ravila 19, 50411 Tartu
  • sporditeaduste ja füsioteraapia instituut
    Faculty phone: 
    737 5360
    Faculty address: 
    Jakobi 5–205, 51005 Tartu
loodus- ja täppisteaduste valdkond
Faculty phone: 
737 5820
Faculty address: 
Vanemuise 46–208, 51014 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5820
    Faculty address: 
    Vanemuise 46–208, 51003 Tartu
  • arvutiteaduse instituut
    Faculty phone: 
    737 5445
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009 Tartu
  • Eesti mereinstituut
    Faculty phone: 
    671 8902
    Faculty address: 
    Mäealuse 14, 12618 Tallinn
  • füüsika instituut
    Faculty address: 
    W. Ostwaldi 1, 50411 Tartu
  • keemia instituut
    Faculty phone: 
    737 5261
    Faculty address: 
    Ravila 14a, 50411 Tartu
  • matemaatika ja statistika instituut
    Faculty phone: 
    737 5860
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009 Tartu
  • molekulaar- ja rakubioloogia instituut
    Faculty phone: 
    737 5027
    Faculty address: 
    Riia 23, 23b–134, 51010 Tartu
  • Tartu observatoorium
    Faculty phone: 
    737 4510
    Faculty address: 
    Observatooriumi 1, Tõravere, 61602 Tartumaa
  • tehnoloogiainstituut
    Faculty phone: 
    737 4800
    Faculty address: 
    Nooruse 1, 50411 Tartu
  • ökoloogia ja maateaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 5835
    Faculty address: 
    Vanemuise 46, 51003 Tartu
Asutused
  • raamatukogu
    Faculty phone: 
    737 5702
    Faculty address: 
    W. Struve 1, 50091 Tartu
  • teaduskool
    Faculty phone: 
    737 5581
    Faculty address: 
    Uppsala 10, 51003 Tartu
  • genoomika instituut
    Faculty phone: 
    737 4000
    Faculty address: 
    Riia 23b, 51010 Tartu
  • muuseum
    Faculty phone: 
    737 5674
    Faculty address: 
    Lossi 25, 51003 Tartu
  • loodusmuuseum ja botaanikaaed
    Faculty phone: 
    737 6076
    Faculty address: 
    Vanemuise 46, 51003 Tartu
Tugiüksused
  • ettevõtlus- ja innovatsioonikeskus
    Faculty phone: 
    737 4809
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009, Tartu
  • grandikeskus
    Faculty phone: 
    737 6215
    Faculty address: 
    Raekoja plats 9, 51004 Tartu
  • hankeosakond
    Faculty phone: 
    737 6632
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • infotehnoloogia osakond
    Faculty phone: 
    737 6000, arvutiabi: 737 5500
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • kantselei
    Faculty phone: 
    737 5606
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • kinnisvaraosakond
    Faculty phone: 
    737 5137
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • kirjastus
    Faculty phone: 
    +372 737 5945
    Faculty address: 
    W. Struve 1, 50091 Tartu
  • personaliosakond
    Faculty phone: 
    737 5145
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, ruumid 302 ja 304, 50090 Tartu
  • rahandusosakond
    Faculty phone: 
    737 5125
    Faculty address: 
    Jakobi 4, 51005 Tartu
  • rektoraadi büroo
    Faculty phone: 
    737 5600
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, 51014 Tartu
  • siseauditi büroo
    Faculty address: 
    Ülikooli 18–244, 51005 Tartu
  • Tallinna esindus
    Faculty phone: 
    737 6600
    Faculty address: 
    Teatri väljak 3, 10143 Tallinn
  • turundus- ja kommunikatsiooniosakond
    Faculty phone: 
    737 5687
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, ruumid 102, 104, 209, 210, 50090 Tartu
  • õppeosakond
    Faculty phone: 
    737 5620
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, 50090 Tartu
  • üliõpilasesindus
    Faculty address: 
    Ülikooli 18b, 51005 Tartu
Muud üksused
  • MTÜ Tartu Ülikooli Akadeemiline Spordiklubi
    Faculty phone: 
    737 5371
    Faculty address: 
    Ujula 4, 51008 Tartu
  • MTÜ Tartu Üliõpilasküla
    Faculty phone: 
    740 9959
    Faculty address: 
    Narva mnt 25, 51013 Tartu
  • MTÜ Tartu Üliõpilasmaja
    Faculty phone: 
    730 2400
    Faculty address: 
    Kalevi 24, Tartu
  • SA Tartu Ülikooli Kliinikum
    Faculty phone: 
    731 8111
    Faculty address: 
    L. Puusepa 1a, 50406 Tartu
  • Tartu Ülikooli Sihtasutus
    Faculty phone: 
    737 5852
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a–106, Tartu

TÜ üksuste kontaktandmed

humanitaarteaduste ja kunstide valdkond
Faculty phone: 
737 5341
Faculty address: 
Jakobi 2, ruumid 116–121, 51014 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5341
    Faculty address: 
    Jakobi 2, ruumid 116–121, 51005 Tartu
  • ajaloo ja arheoloogia instituut
    Faculty phone: 
    737 5651
    Faculty address: 
    Jakobi 2, 51005 Tartu
  • eesti ja üldkeeleteaduse instituut
    Faculty phone: 
    737 5221
    Faculty address: 
    Jakobi 2, IV korrus, 51005 Tartu
  • filosoofia ja semiootika instituut
    Faculty phone: 
    737 5314
    Faculty address: 
    Jakobi 2, ruumid 309–352, 51005 Tartu
  • kultuuriteaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 5223
    Faculty address: 
    Ülikooli 16, 51003 Tartu
  • maailma keelte ja kultuuride kolledž
    Faculty address: 
    J. Liivi 4, 50409, Tartu
  • usuteaduskond
    Faculty phone: 
    737 5300
    Faculty address: 
    Ülikooli 18-310, 50090 Tartu
  • Viljandi kultuuriakadeemia
    Faculty phone: 
    435 5232
    Faculty address: 
    Posti 1, 71004 Viljandi
sotsiaalteaduste valdkond
Faculty phone: 
737 5957
Faculty address: 
Lossi 36, 51003 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5900
    Faculty address: 
    Lossi 36, 51003 Tartu
  • haridusteaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 6440
    Faculty address: 
    Salme 1a–29, 50103 Tartu
  • Johan Skytte poliitikauuringute instituut
    Faculty phone: 
    737 5582
    Faculty address: 
    Lossi 36–301, 51003 Tartu
  • majandusteaduskond
    Faculty phone: 
    737 6310
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009 Tartu
  • psühholoogia instituut
    Faculty phone: 
    737 5902
    Faculty address: 
    Näituse 2, 50409 Tartu
  • õigusteaduskond
    Faculty phone: 
    737 5390
    Faculty address: 
    Näituse 20–324, 50409 Tartu
  • ühiskonnateaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 5188
    Faculty address: 
    Lossi 36, 51003 Tartu
  • Narva kolledž
    Faculty phone: 
    740 1900
    Faculty address: 
    Raekoja plats 2, 20307 Narva
  • Pärnu kolledž
    Faculty phone: 
    445 0520
    Faculty address: 
    Ringi 35, 80012 Pärnu
meditsiiniteaduste valdkond
Faculty phone: 
737 5326
Faculty address: 
Ravila 19, 50411 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5326
    Faculty address: 
    Ravila 19, 50411 Tartu
  • bio- ja siirdemeditsiini instituut
    Faculty phone: 
    737 4210
    Faculty address: 
    Biomeedikum, Ravila 19, 50411 Tartu
  • farmaatsia instituut
    Faculty phone: 
    737 5286
    Faculty address: 
    Nooruse 1, 50411 Tartu
  • hambaarstiteaduse instituut
    Faculty phone: 
    731 9856
    Faculty address: 
    Raekoja plats 6, 51003 Tartu
  • kliinilise meditsiini instituut
    Faculty phone: 
    737 5323
    Faculty address: 
    L. Puusepa 8, 50406 Tartu
  • peremeditsiini ja rahvatervishoiu instituut
    Faculty phone: 
    737 4190
    Faculty address: 
    Ravila 19, 50411 Tartu
  • sporditeaduste ja füsioteraapia instituut
    Faculty phone: 
    737 5360
    Faculty address: 
    Jakobi 5–205, 51005 Tartu
loodus- ja täppisteaduste valdkond
Faculty phone: 
737 5820
Faculty address: 
Vanemuise 46–208, 51014 Tartu
  • valdkonna dekanaat
    Faculty phone: 
    737 5820
    Faculty address: 
    Vanemuise 46–208, 51003 Tartu
  • arvutiteaduse instituut
    Faculty phone: 
    737 5445
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009 Tartu
  • Eesti mereinstituut
    Faculty phone: 
    671 8902
    Faculty address: 
    Mäealuse 14, 12618 Tallinn
  • füüsika instituut
    Faculty address: 
    W. Ostwaldi 1, 50411 Tartu
  • keemia instituut
    Faculty phone: 
    737 5261
    Faculty address: 
    Ravila 14a, 50411 Tartu
  • matemaatika ja statistika instituut
    Faculty phone: 
    737 5860
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009 Tartu
  • molekulaar- ja rakubioloogia instituut
    Faculty phone: 
    737 5027
    Faculty address: 
    Riia 23, 23b–134, 51010 Tartu
  • Tartu observatoorium
    Faculty phone: 
    737 4510
    Faculty address: 
    Observatooriumi 1, Tõravere, 61602 Tartumaa
  • tehnoloogiainstituut
    Faculty phone: 
    737 4800
    Faculty address: 
    Nooruse 1, 50411 Tartu
  • ökoloogia ja maateaduste instituut
    Faculty phone: 
    737 5835
    Faculty address: 
    Vanemuise 46, 51003 Tartu
Asutused
  • raamatukogu
    Faculty phone: 
    737 5702
    Faculty address: 
    W. Struve 1, 50091 Tartu
  • teaduskool
    Faculty phone: 
    737 5581
    Faculty address: 
    Uppsala 10, 51003 Tartu
  • genoomika instituut
    Faculty phone: 
    737 4000
    Faculty address: 
    Riia 23b, 51010 Tartu
  • muuseum
    Faculty phone: 
    737 5674
    Faculty address: 
    Lossi 25, 51003 Tartu
  • loodusmuuseum ja botaanikaaed
    Faculty phone: 
    737 6076
    Faculty address: 
    Vanemuise 46, 51003 Tartu
Tugiüksused
  • ettevõtlus- ja innovatsioonikeskus
    Faculty phone: 
    737 4809
    Faculty address: 
    Narva mnt 18, 51009, Tartu
  • grandikeskus
    Faculty phone: 
    737 6215
    Faculty address: 
    Raekoja plats 9, 51004 Tartu
  • hankeosakond
    Faculty phone: 
    737 6632
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • infotehnoloogia osakond
    Faculty phone: 
    737 6000, arvutiabi: 737 5500
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • kantselei
    Faculty phone: 
    737 5606
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • kinnisvaraosakond
    Faculty phone: 
    737 5137
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a, 51005 Tartu
  • kirjastus
    Faculty phone: 
    +372 737 5945
    Faculty address: 
    W. Struve 1, 50091 Tartu
  • personaliosakond
    Faculty phone: 
    737 5145
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, ruumid 302 ja 304, 50090 Tartu
  • rahandusosakond
    Faculty phone: 
    737 5125
    Faculty address: 
    Jakobi 4, 51005 Tartu
  • rektoraadi büroo
    Faculty phone: 
    737 5600
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, 51014 Tartu
  • siseauditi büroo
    Faculty address: 
    Ülikooli 18–244, 51005 Tartu
  • Tallinna esindus
    Faculty phone: 
    737 6600
    Faculty address: 
    Teatri väljak 3, 10143 Tallinn
  • turundus- ja kommunikatsiooniosakond
    Faculty phone: 
    737 5687
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, ruumid 102, 104, 209, 210, 50090 Tartu
  • õppeosakond
    Faculty phone: 
    737 5620
    Faculty address: 
    Ülikooli 18, 50090 Tartu
  • üliõpilasesindus
    Faculty address: 
    Ülikooli 18b, 51005 Tartu
Muud üksused
  • MTÜ Tartu Ülikooli Akadeemiline Spordiklubi
    Faculty phone: 
    737 5371
    Faculty address: 
    Ujula 4, 51008 Tartu
  • MTÜ Tartu Üliõpilasküla
    Faculty phone: 
    740 9959
    Faculty address: 
    Narva mnt 25, 51013 Tartu
  • MTÜ Tartu Üliõpilasmaja
    Faculty phone: 
    730 2400
    Faculty address: 
    Kalevi 24, Tartu
  • SA Tartu Ülikooli Kliinikum
    Faculty phone: 
    731 8111
    Faculty address: 
    L. Puusepa 1a, 50406 Tartu
  • Tartu Ülikooli Sihtasutus
    Faculty phone: 
    737 5852
    Faculty address: 
    Ülikooli 18a–106, Tartu

Riigi teaduse aastapreemia täppisteadustes said Laur Järv, Manuel Hohmann ja Margus Saal töödega gravitatsiooniteooriatest

Möödunud nelja aasta jooksul valminud ja avaldatud parimate teadustööde eest pälvisid 2020. a riigi teaduspreemia täppisteaduste valdkonnas TÜ füüsika instituudi teoreetilise füüsika vanemteadurid Laur Järv, Manuel Hohmann ja Margus Saal tööde tsükli "Laiendatud geomeetrilised gravitatsiooniteooriad" eest. Tsüklisse kuuluvad 22 teadusartiklit rahvusvahelise levikuga ajakirjades, 2 publitseeritud konverentsiettekannet ja 5 arXiv preprindina avaldatud tööd, mis olid enne aasta lõppu veel ajakirjades retsenseerimisel. Publikatsioonide nimekiri on toodud allpool, neist kõige olulisemad uut teoreetilist formulatsiooni või vaatekohta esitavad tööd on [1, 2, 3].

Tööde taust

Kaasaegse fundamentaalfüüsika üks suuremaid väljakutseid on selgitada tumeenergia ja tumeaine päritolu. Arvestuslikult annavad need vastavalt 70% ja 25% universumi energiatihedusest ning paistavad ülejäänud 5% nähtavale mateeriale mõjuvat vaid gravitatsiooniliselt. Vastavad efektid ilmnevad ainult ülisuurtes mastaapides näiteks universumi paisumise ja galaktikate pöörlemiskõverate juures. Kuna tumeenergia käsitlemine tuntud osakeste vaakumi energiana on problemaatiline ning tumeaine kandidaatide otsingud pole tulemusi andnud, siis väärib kaalumist võimalus, et probleem võib tuleneda hoopis eeldusest, et gravitatsiooniseaduse kuju jääb samaks ka kosmilistel kaugustel. Nõnda on viimasel tosinal aastal muutunud väga aktuaalseks gravitatsiooni kirjeldava üldrelatiivsusteooria võimalike üldistuste ja laienduste uurimine. Uute vaatlusinstrumentide kosmoloogilised täppismõõtmised ning gravitatsioonilainete detekteerimine lubavad laiendatud teooriate järjest rangemat ja mitmekülgsemat võrdlust vaatlustega.

Üheks lihtsamaks võimaluseks üldrelatiivsusteooriat laiendada on lisada selles gravitatsiooni kirjeldavale tensor-vabadusastmele täiendav skalaarne vabadusaste, mille roll on sisuliselt muuta gravitatsioonikonstant dünaamiliseks suuruseks. Kaugem motivatsioon niisuguste skalaar-tensortüüpi gravitatsiooniteooriate esitamiseks võib olla väga erinev, alates skalaarväljade (näiteks Higgsi välja või inflatonvälja) kvantparanduste arvestamisest kõvera aegruumi taustal kuni hüpoteetiliste kõrgemate ruumidimensioonide postuleerimisest johtuvate efektideni. Tegu on väga mahuka teooriate klassiga, mille lahendite uurimine ja võrdlus vaatlustega vajab süstemaatilist lähenemisnurka.

Einsteini üldrelatiivsusteoorias (1915) ilmneb gravitatsioonijõud aegruumi geomeetria omadusena, mida kirjeldab kõverustensor. Oma hilisemates töödes (1928) proovis Einstein ka alternatiivset võimalust, kus kõverus oli asendatud väändega. Neist mõtetest arendati 20. saj teises pooles välja teleparalleelne gravitatsiooniteooria, mis kõigi füüsikaliste ennustuste poolest langeb kokku üldrelatiivsusteooriaga, ent erineb oma matemaatilise struktuuri poolest. Suhteliselt hiljuti taibati (1999), et kõveruse ja väände kõrval on veel kolmas eraldi võimalus gravitatsiooni geomeetrilisel kirjeldamisel, nimelt mittemeetrilisus. Vastavat üldrelatiivsusteooriaga füüsikaliselt ekvivalentset teooriat tuntakse sümmeetrilise teleparalleelse gravitatsiooni nime all.

Mainitud gravitatsiooni geomeetriliselt alternatiivsed formulatsioonid pakkusid teoreetilise kurioosumina algselt huvi vaid vähestele. Vähem kui kümme aastat tagasi hakati tumeenergia probleemist ajendatuna sarnaselt üldrelatiivsusteooria laiendustele vaatama ka teleparalleelse gravitatsiooni laiendusi. Selgus, et tulemuseks on mõnevõrra erineva füüsikalise sisuga teooriad, võrreldes üldrelatiivsusteooria analoogilise laiendusega. Teisisõnu on teooria laiendamisel oluline, millisest geomeetrilisest formulatsioonist lähtume. Kui jätta kõrvale füüsikute sajandipikkune harjumus opereerida üldrelatiivsusteooria ja aegruumi kõverusega, siis teleparalleelset gravitatsiooni laiendavad skalaar-väände teooriaid ning sümmeetrilist teleparalleelset gravitatsiooni laiendavad skalaar-mittemeetrilisuse teooriad peaksid väärima sama tõsist tähelepanu, kui üldrelatiivsusteooriast lähtuvad skalaar-tensortüüpi teooriad.

Tulemused ja nende uudsus

Skalaar-tensortüüpi gravitatsioon

Skalaar-tensortüüpi teooriad lubavad lisaks üldistele koordinaatteisendustele veel konformseid (mastaabi) teisendusi ja skalaarvälja reparametriseerimist, mis on aastakümnete vältel tekitanud päris palju segadust nende teooriate raames saadud tulemuste interpreteerimisel. TÜFI töörühm näitas 2015. a avaldatud töös, kuidas konstrueerida suuruseid, mis konformsetel teisendustel ja reparametriseerimistel jäävad invariantseks, aasta hilisem artikkel üldistas sama ka mitme skalaarväljaga juhule [4]. Kõik füüsikalised vaadeldavad peavad avalduma niisuguste invariantide kaudu ning on võimalik ka teooria enda esitamine ainult invariantidele tuginedes. Sellise lähenemise rakendusena oli võimalik kirja panna varase universumi hüperkiire paisumise ehk inflatsiooni nn aeglase veeremise parameetrid invariantide kaudu [5], kusjuures ajakiri palus tulemusest populaarset kokkuvõtet ka oma esiletõstetud artiklite blogisse [5]. Need arvutused osutusid vajalikuks eeltööks järgmisele artiklile [1], kus kaasates kolleege Tumeda universumi tippkeskusest anti invariantide formalismi kasutades algoritm inflatsiooni vaadeldavate (häirituste spektri kalle, tensor- ja skalaarhäirituste suhe jne) kiireks arvutamiseks suvalise etteantud skalaar-tensortüüpi mudeli korral ning esitati vastavate mudelite üldine klassifikatsioon. Antud artikkel [1] avaldati kõige mainekamas füüsika teadusajakirjas Physical Review Letters. Kuigi artiklil [1] on hulk kaasautoreid, lähtusid antud töö idee ja initsiatiiv ning põhilised rehkendused TÜFI töörühmast, kuivõrd see toetus eelnevalt Tartus välja töötatud formalismile. Esitatud klassikatsioon võimaldab muuhulgas mõista varem küllaltki segaseks jäänud tõika, miks paljud oma ülesehituselt näiliselt väga erinevad inflatsiooni mudelid ennustavad omavahel sarnaseid vaatlustulemusi. Teised autorid on järgnevalt invariantidega läinud aeglase veeremise lähendi kõrgemate järkudeni ja kinnitanud niisuguse lähenemise kooskõla.

Tööde omaette alateema moodustavad parametriseeritud post-Newtoni lähendis paljusid vaatlussituatsioone iseloomustavate parameetrite ja arvutused. Skalaar-tensortüüpi teooriates juures leiti multiskalaar-tensor juhul kui gravitatsioonivälja allikaks võtta punktmass [6] ning ja ühe skalaarväljaga juhul kui allikaks on homogeenne kera [7]. Ka viimases töös oli abi lähenemisest kõnealuste invariantide kaudu. Need tulemused võimaldavad teooriate märkimisväärset kriitilist selektsiooni juba Päikesesüsteemi vaatlustele toetudes.

Skalaar-väände teooriad

Kirjandus skalaar-väände gravitatsiooni kohta algab aastaga 2011, kuid oma algsel kujul jäid need teooriad ebatäielikuks, sest ei võimaldanud lokaalseid Lorentzi teisendusi, mis olid olemas teleparalleelses gravitatsiooniteoorias ja peaksid eksisteerima ka selle laiendustes. Nõnda oli alguses võimalik kooskõlaliselt käsitleda ainult lihtsamaid kosmoloogilisi lahendeid, näiteks [8, 9]. Õige lähenemine antud probleemi lahendamiseks sai selgeks alles 2017. a laiendatud teleparalleelse gravitatsiooni kovariantse  formulatsiooniga, kus esimeste seas rajasid teed TÜFI töörühma artiklid [2, 10, 11, 12]. Neist artikkel [2] pani esimesena kirja skalaar-väände ja multiskalaar-väände teooriate kovariantse formulatsiooni ning esitas teooria võrrandite lahendamise üldskeemi. Seejärel said antud teooriate uuringud maailmas uue hoo, mida iseloomustab antud artiklile vähem kui kahe aastaga kogunenud suur tsiteeringute arv.

Järgnevad TÜFI töörühma tööd uurisid laiendatud teleparalleelse gravitatsiooni kontekstis gravitatsioonilaineid [14], sümmeetria mõiste tähendust ja sümmeetriliste lahendite konstrueerimise algprintsiipe [16], pöörlevaid lahendeid [19] ning parametriseeritud post-Newtoni lähendit [20, 21, 22]. On huvitav, et ka skalaar-väände teooria edasiarendustes on võimalik mängu tuua skalaar-tensortüüpi teooriatele sarnased invariandid [13] ning konformsed ja disformsed teisendused [17]. Antud tööde tsüklisse puutuvad ka laiendatud teleparalleelse teoorias Hamiltoni formalismi ja vabadusastmete arvu käsitlevad tööd [15, 18].

Skalaar-mittemeetrilisuse teooriad

Sümmeetrilise teleparalleelse gravitatsiooni laiendustele hakati tõsiselt mõtlema alles 2017. aastal ning Tartu töörühma skalaar-mittemeetrilisuse teooriat esitav artikkel oli kogu temaatikas esimeste seas [3]. See illustreerib töörühma paiknemist oma eriala teadmiste edenemise eesliinil, sest kiiresti tabati ära uue suuna olulisus ja võimalused. Võib põnevusega täheldada, kuidas uurijatele on avanemas seni täiesti kaardistamata teooriate ala, mis võib osutuda sama kirevaks ja mitmekülgseks, kui üldrelatiivsusteooria laienduste oma. Esimesed sammud siin näiteks gravitatsioonilainete kirjeldamisel on juba astutud [23].

Autorite panus ja iseloomustus

Füüsikateoreetikute artiklite ideed ja argumendid sünnivad enamasti autorite ühiste arutelude viljana, kus erinevate kaasamõtlejate kindlakujulist panust on sageli raske välja tuua. Seetõttu on antud valdkonnas traditsiooniks esitada ka artiklite autorite nimed neutraalses tähestikulises järjekorras. Vanemteadurid Laur Järv, Manuel Hohmann ja Margus Saal moodustavad TÜ füüsika instituudi gravitatsiooniteooria töörühma tuumiku. Lauri roll on tihti uuringuteks oluliste küsimuste ja eesmärkide püstitamine, ideede genereerimine ja tulemuste füüsikaline interpretatsioon, samuti artikli teksti ladusaks kirjutamine. Manueli matemaatiline silmaring ning täpsus ja järjekindlus keeruliste rehkenduste tegemisel tähendavad sageli tema asendamatut panust artikli tulemusse. Margus orienteerub hästi kosmoloogia paljudes aspektides ning sagedasti jääb tema ülesandeks otsida kirjandusest vajalikke viiteid või teavet. Lauri algatusel hakati Tartus uurima teleparalleelset gravitatsiooni kui perspektiivset suunda, eelkõige Manueli pingutuste tulemusena on valminud nii palju heal tasemel töid selles vallas, samas kui Margus keskendus oma suurema õppetöö koormuse kõrval just nendele projektidele, mille mõju osutus suuremaks.

Antud tööde tsükkel on oluliselt panustanud noorteadlaste harimisse, kuivõrd arvutuste tegemises osalesid töörühma doktorandid Ott Vilson [3, 4] (PhD 2019, juhendaja P. Kuusk), Mihkel Rünkla [1, 3, 5] (juhendaja M. Saal), Erik Randla [6] (juhendaja L. Järv), Ulbossyn Ualikhanova [2, 9,14, 23, 20] (juhendajad M. Hohmann ja L. Järv) ja Daniel Blixt [15, 18] (juhendaja M. Hohmann) ning väliskülalisdoktorandid Elena Emtsova [21] (juhendaja M. Hohmann) ja Kai Flathmann [22] (juhendaja M. Hohmann). Rida artikleid valmis ka koostöös töörühma järeldoktoritega Martin Krššák ja Christian Pfeifer.

Tänu viimaste aastate töödele on Tartu tõusmas üheks laiendatud gravitatsiooniteooriate uurimise tunnustatud keskuseks Euroopas. Muuhulgas annavad sellest tunnistust ka kolm siin hiljuti korraldatud rahvusvahelist erialakonverentsi GeomGrav2017, TeleGrav2018 ja GeomGrav2019.

Publikatsioonide nimekiri

Nimekirjas ei ole toodud töörühma liikmete publikatsioone, mis otseselt ei haaku antud tööde tsükli teemaga või millesse sisuliselt kaalukama panuse on teinud kaasautorid mujalt. Tsiteeringute arv on võetud kõrgete energiate füüsika teadustööde andmebaasist inSPIRE-HEP 12.11.2019 seisuga.

Tsükli kesksed alusartiklid

[1] L. Järv, K. Kannike, L. Marzola, A. Racioppi, M. Raidal, M. Rünkla, M. Saal, H. Veermäe, Frame-Independent Classication of Single-Field Inationary Models, Phys. Rev. Lett. 118, 151302 (2017) [inSPIRE: 37 tsiteeringut]
[2] M. Hohmann, L. Järv, U. Ualikhanova, Covariant formulation of scalar-torsion gravity, Phys. Rev. D 97, 104011 (2018) [inSPIRE: 49 tsiteeringut]
[3] L. Järv, M. Rünkla, M. Saal, O. Vilson, Nonmetricity formulation of general relativity and its scalar-tensor extension, Phys. Rev. D 97, 124025 (2018) [inSPIRE: 36 tsiteeringut]

Tsükli ülejäänud artiklid

[4] P. Kuusk, L. Järv, O. Vilson, Invariant quantities in the multiscalar-tensor theories of gravitation, Int. J. Mod. Phys. A 31, 02n03, 1641003 (2016) [inSPIRE: 25 tsiteeringut]
[5] P. Kuusk, M. Rünkla, M. Saal, O. Vilson, Invariant slow-roll parameters in scalartensor theories, Class. Quant. Grav. 33, 195008 (2016) [inSPIRE: 20 tsiteeringut]
P. Kuusk, M. Rünkla, M. Saal, O. Vilson, Scalar-tensor cosmology: ination and invariants, CQG+ Insight October 5, 2016.
[6] M. Hohmann, L. Järv, P. Kuusk, E. Randla, O. Vilson, Post-Newtonian parameter for multiscalar-tensor gravity with a general potential, Phys. Rev. D 94, 124015 (2016) [inSPIRE: 17 tsiteeringut]
[7] M. Hohmann, A. Schärer, Post-Newtonian parameters and of scalar-tensor gravity for a homogeneous gravitating sphere, Phys. Rev. D 96, 104026 (2017) [inSPIRE: 5 tsiteeringut]
[8] L. Järv, A. Toporensky, General relativity as an attractor for scalar-torsion cosmology, Phys. Rev. D 93, 024051 (2016) [inSPIRE: 21 tsiteeringut]
[9] M. Hohmann, L. Järv, U. Ualikhanova, Dynamical systems approach and generic properties of f(T) cosmology, Phys. Rev. D 96, no. 4, 043508 (2017) [inSPIRE: 38 tsiteeringut]
[10] M. Hohmann, L. Järv, M. Krššák, C. Pfeifer, Teleparallel theories of gravity as analogue of nonlinear electrodynamics, Phys. Rev. D 97, 104042 (2018) [inSPIRE: 26 tsiteeringut]
[11] M. Hohmann, Scalar-torsion theories of gravity. I. General formalism and conformal transformations, Phys. Rev. D 98, 064002 (2018) [inSPIRE: 22 tsiteeringut]
[12] M. Hohmann, C. Pfeifer, Scalar-torsion theories of gravity. II. L(T;X; Y; ) theory, Phys. Rev. D 98, 064003 (2018) [inSPIRE: 20 tsiteeringut]
[13] M. Hohmann, Scalar-torsion theories of gravity. III. Analogue of scalar-tensor gravity and conformal invariants, Phys. Rev. D 98, 064004 (2018) [inSPIRE: 21 tsiteeringut]
[14] M. Hohmann, M. Krššák, C. Pfeifer, U. Ualikhanova, Propagation of gravitational waves in teleparallel gravity theories, Phys. Rev. D 98, 124004 [inSPIRE: 13 tsiteeringut]
[15] D. Blixt, M. Hohmann and C. Pfeifer, Hamiltonian and primary constraints of new general relativity, Phys. Rev. D 99, 084025 (2019) [inSPIRE: 9 tsiteeringut]
[16] M. Hohmann, L. Järv, M. Krššák and C. Pfeifer, Modied teleparallel theories of gravity in symmetric spacetimes, Phys. Rev. D 100 (2019), 084002 [inSPIRE: 10 tsiteeringut]
[17] M. Hohmann, Disformal Transformations in Scalar-Torsion Gravity, Universe 5, 167 (2019) [inSPIRE: 5 tsiteeringut]
[18] D. Blixt, M. Hohmann and C. Pfeifer, On the gauge fixing in the Hamiltonian analysis of general teleparallel theories, Universe 5, no. 6, 143 (2019) [inSPIRE: 6 tsiteeringut]
[19] L. Järv, M. Hohmann, M. Krššák and C. Pfeifer, Flat connection for rotating spacetimes in extended teleparallel gravity theories, Universe 5, 142 (2019) [inSPIRE: 5 tsiteeringut]
[20] U. Ualikhanova and M. Hohmann, Parameterized post-Newtonian limit of general teleparallel gravity theories, Phys. Rev. D 100, 104011 (2019) [inSPIRE: 3 tsiteeringut]
[21] E. D. Emtsova and M. Hohmann, Post-Newtonian limit of scalar-torsion theories of gravity as analogue to scalar-curvature theories, arXiv:1909.09355 [gr-qc] [inSPIRE]
[22] K. Flathmann and M. Hohmann, Post-Newtonian limit of generalized scalar-torsion theories of gravity, arXiv:1910.01023 [gr-qc] [inSPIRE]
[23] M. Hohmann, C. Pfeifer, J. L. Said, U. Ualikhanova, Propagation of gravitational waves in symmetric teleparallel gravity theories, Phys. Rev. D 99, 024009 (2019) [inSPIRE: 13 tsiteeringut]

Konverentsiettekanded ja kokkuvõtted

[24] L. Järv, P. Kuusk, M.Saal, O. Vilson, The formalism of invariants in scalar-tensor and multiscalar-tensor theories of gravitation, kogumikus Proceedings of the MG14 Meeting on General Relativity: The Fourteenth Marcel Grossmann Meeting On Recent Developments in Theoretical and Experimental General Relativity, Astrophysics, and Relativistic Field Theories; University of Rome La Sapienza, Italy, 12 18 July 2015. Ed. Bianchi, M.; Jantzen, R.; Runi, R. World Scientic Publishing Co, 2017 [inSPIRE: 2 tsiteeringut]
[25] L. Järv, Eective Gravitational Constant in Scalar-(Curvature)Tensor and Scalar-Torsion Gravities, Universe 3, no. 2, 37 (2017) [inSPIRE: 2 tsiteeringut]
[26] M. Hohmann, Polarization of gravitational waves in general teleparallel theories of gravity, Astronomy Reports, 62 (12), 890 [inSPIRE: 8 tsiteeringut]
[27] D. Blixt, M. Hohmann, M. Krššák and C. Pfeifer, Hamiltonian Analysis In New General Relativity, [inSPIRE: 3 tsiteeringut]
[28] M. Hohmann, Hamiltonian of new general relativity using dierential forms, [inSPIRE]
[29] M. Saal, L. Järv, M. Rünkla, O. Vilson, Scalar-nonmetricity theory, kogumikus Proceedings of the Fifteenth Marcel Grossman Meeting on General Relativity: Fifteenth Marcel Grossmann Meeting; University of Rome La Sapienza, Rome, July 1-7, 2018. Ed. Battistelli, E; Jantzen, R.T; Runi, R. Singagpore: World Scientic Publishing Co 2019, (ilmumiseks vastu võetud).