Meie gravitatsioonirühm, mida juhib Tomi Koivisto, uurib üldrelatiivsusteooriat ja selle edasiarendusi. Eesmärgiks on luua kvantmehaanika ja osakestefüüsika üldrelativistlik teooria, uurime ka laiendatud gravitatsiooniteooriate mõju kosmoloogiale. Töö käib tihedas koostöös Tartu Ülikooli teadlastega.
Oleme loonud gravitatsiooni ja aegruumi kalibratsiooniteooria. Osakestefüüsika standardmudel kirjeldab vastastikmõjusid nn. Yang-Millsi kalibratsiooniväljade kaudu, mille struktuuri määrab Yang-Millsi kalibratsiooniteooria sümmeetriarühm. Oleme leidnud, et aegruum ja gravitatsiooniline vastastikmõju võivad alguse saada samas raamistikus, kui võtame kalibratsiooniteooria alus-sümmeetriaks Lorentzi rühma. Seda illustreerib järgmine joonis:
Varasemate gravitatsiooniteooriatega võrreldes on meie lähenemises uus spontaanse sümmeetriarikkumise realisatsioon ja aegruumi kiraalne struktuur. Lorentzi sümmeetria, täpsemini Spin(4)=SU(2)xSU(2), näitab, et interaktsioonid võivad jaguneda vasaku- ja paremakäelistesse sektoritesse ja et vaadeldud gravitatsioonilainete levik on kooskõlas gravitatsiooni maksimaalse eraldumisega. Sarnane vasak-parem asümmeetria esineb osakestefüüsika nõrgas interaktsioonis, mis võib olla vihjeks vastastikmõjude ühtsuse kohta: on võimalik, et Higgsi mehhanismi saab ühitada gravitatsioonilise sümmeetriarikkumisega. Selle vihje uurimine on üks meie praeguseid tegevusi.
Gravitatsiooni kalibratsiooniteooria kõrval oleme uurinud üldrelatiivsusteooria erinevaid geomeetrilisi muudatusi ja täiendusi. Uued gravitatsioonimudelid, uued aineväljade mudelid ja uued mudelid aine ja gravitatsiooni seoste jaoks võivad anda seletuse tumeenergiale, tumeainele või väga varajase universumi hüpoteetilisele inflatsioonilisele paisumisele – ja ennekõike ennustada vaatluslikke signatuure, mida saab kasutada nende mudelite kinnitamiseks, piiramiseks või ümberlükkamiseks, kasutades Päikesesüsteemi, astrofüüsikalisi, kosmoloogilisi andmeid ning gravitatsioonilainete eksperimente.
