Stīgu teorijā niecīgi stīgu biti aizvieto tradicionālās subatomiskās daļiņas.
Pols M. Sutters ir astrofiziķis SUNY Stony Brook un Flatiron Institute, uzņēmējs Jautājiet kosmosa darbiniekam un Kosmosa radio, un "Tava vieta Visumā."Sutters sniedza ieguldījumu šajā rakstā Space.com ekspertu balsis: op-ed un ieskats.
Stīgu teorija cer būt par burtisku visa teoriju, vienotu vienotu ietvaru, kas izskaidro visu dažādību un bagātību, ko mēs redzam kosmosā un daļiņu sadursmēs, sākot no gravitācijas izturēšanās un beidzot ar visu citu. tumšā enerģija ir iemesls, kāpēc elektroniem ir tāda masa, kādu viņi dara. Un, lai gan tā ir potenciāli spēcīga ideja, kas, ja tā tiktu atbloķēta, pilnībā mainītu mūsu izpratni par fizisko pasauli, tā nekad nav bijusi tieši pārbaudīta.
Tomēr ir bijuši veidi, kā izpētīt dažus šī procesa pamatus un iespējamās sekas stīgu teorija. Un, lai gan šie testi vienā vai otrā veidā tieši nepierādīs stīgu teoriju, tie palīdzēs atbalstīt tās lietu. Izpētīsim.
Satraucoša problēma
Pirmkārt, mums tomēr jāpārbauda, kāpēc stīgu teoriju ir tik grūti pārbaudīt. Ir divi iemesli.
Stīgu teorijas stīgas ir satriecoši mazas, domājams, ka tās atrodas kaut kur ap Planka skalu, kailām 10-34 metriem pāri. Tas ir tālu, daudz mazāks nekā jebkas, ko mēs, iespējams, varam cerēt pārbaudīt, pat izmantojot mūsu visprecīzākos instrumentus. Virknes patiesībā ir tik mazas, ka mums tās šķiet punktveida daļiņas, piemēram, elektroni un fotoni un neitroni. Mēs vienkārši nekad nevaram skatīties stīgu tieši.
Saistībā ar šo mazumu ir enerģijas skala, kas nepieciešama, lai pārbaudītu režīmus, kur stīgu teorijai ir patiesa nozīme. Pašreiz mums ir divas atšķirīgas pieejas, lai izskaidrotu četri dabas spēki. No vienas puses, mums ir kvantu lauka teorijas paņēmieni, kas sniedz mikroskopisku elektromagnētisma un divu kodolenerģijas aprakstu. Un, no otras puses, mums ir vispārējā relativitāte, kas ļauj mums izprast smagumu kā telpas laika laika liekšanos un deformāciju.
Visos gadījumos, kurus mēs varam tieši izskatīt, viena vai otra veida izmantošana ir piemērota. Stīgu teorija tiek izmantota tikai tad, kad mēs cenšamies apvienot visus četrus spēkus ar vienu aprakstu, kam tiešām ir nozīme tikai visaugstākajā enerģijas skalā - tik augstā, ka mēs nekad, nekad, nekad nevarētu uzbūvēt mašīnu, lai sasniegtu šādus augstumus.
Bet, pat ja mēs varētu izdomāt daļiņu sadursmi, lai tieši pārbaudītu kvantu gravitācijas enerģijas, mēs nevarējām pārbaudīt stīgu teoriju, jo virknes teorija pagaidām nav pilnīga. Tā neeksistē. Mums ir tikai tuvinājumi, kas, mēs ceram, pietuvosies faktiskajai teorijai, bet mums nav ne jausmas, cik pareizi (vai nepareizi) mēs esam. Tātad stīgu teorija pat nav atbildīga par prognozēšanas uzdevumu, kuru mēs varētu salīdzināt ar hipotētiskiem eksperimentiem.
Kosmiskais blūzs
Kaut arī mēs nevaram sasniegt enerģiju, kas nepieciešama daļiņu sadursmēs, lai patiesi padziļināti izpētītu potenciālo virkņu pasauli, pirms 13,8 miljardiem gadu viss mūsu Visums bija pamata spēku katls. Iespējams, ka mēs varētu gūt nelielu ieskatu, izpētot lielais sprādziens.
Viens no stīgu teorētiķu ieteikumiem ir cita veida teorētiskā virkne: kosmiskā virkne. Kosmiskās stīgas ir kosmosa laika defekti, kas aptver Visumu, paliekot no lielākajiem sprādziena agrākajiem mirkļiem, un tie ir diezgan vispārīgs šo laikmetu fizikas paredzējums. Visums.
Bet kosmiskās stīgas varētu būt arī stīgu teorijas īpaši izstieptas virknes, kas parasti ir tik mazas, ka “mikroskopiskas” ir pārāk lielas vārda, bet kuras ir izstieptas un izvilktas ar nemitīgu Visuma izplešanos. Tātad, ja mēs atradām kosmisko virkni, kas peld apkārt kosmosā, mēs varētu to rūpīgi izpētīt un pārbaudīt, vai tas tiešām ir kaut kas, ko paredz stīgu teorija.
Līdz šim mūsu Visumā nav atrasta neviena kosmiska virkne.
Joprojām tiek veikta meklēšana. Ja mēs atrastu kosmisku virkni, tas obligāti neapstiprinātu virkņu teoriju - būtu jāveic daudz vairāk darba, gan teorētiski, gan novērojot, lai stīgu teorijas prognozes atdalītu no plaisas kosmosa laikā versijas.
Ne tik supersimetrija
Tomēr mēs, iespējams, varēsim atlasīt dažus interesantus pavedienus, un viens no tiem ir supersimetrija. Supersimetrija ir hipotizēta dabas simetrija, kas vienā karkasā saista visus fermionus (realitātes celtniecības blokus, piemēram, elektronus un kvarkus) ar bozoniem (spēku nesējiem, piemēram, gluoniem un fotoniem).
Supersimetrijas mašīnu vispirms izstrādāja stīgu teorētiķi, bet tā kļuva par interesantu ceļu visiem augstas enerģijas fiziķiem, lai potenciāli atrisinātu dažas problēmas ar Standarta modelis un izteikt prognozes jaunai fizikai. Stīgu teorijas ietvaros supersimetrija ļauj virknēm aprakstīt ne tikai dabas spēkus, bet arī celtniecības elementus, piešķirot šai teorijai spēku patiesībā būt visa teorijai.
Tātad, ja mēs atrastu supersimetrijas pierādījumus, tas nepierādītu stīgu teoriju, bet tas būtu būtisks atspēriena punkts.
Mēs neesam atraduši pierādījumus supersimetrijai.
Liels hadronu sadursme (LHC) bija skaidri paredzēts, lai izpētītu supersimetriju vai vismaz dažas no vienkāršākajām un vieglāk sasniedzamām supersimetrijas versijām, meklējot jaunas teorijas paredzētās daļiņas. LHC ir parādījies pilnīgi tukšs, pat nemanot jaunas supersimetriskas daļiņas, pilnībā noslaukot kartē visas vienkāršākās supersimetrijas idejas.
Un, lai arī šis negatīvais rezultāts neizslēdz stīgu teoriju, tas arī nepadara to izskatīgu.
Vai mums kādu dienu būs pierādījumi pat vienam no stīgu teorijas pamatiem vai sānu prognozēm? To nav iespējams pateikt. Daudz cerību tika likts uz supersimetriju, kas līdz šim nav izdevusies, un paliek jautājumi par to, vai ir vērts celt vēl lielākus sadursmes, lai mēģinātu pastiprināt supersimetriju, vai arī mums vajadzētu vienkārši padoties un izmēģināt kaut ko citu.
- Kā visumam varētu būt vairāk dimensiju
- Noslēpumainas daļiņas, kas radušās no Antarktīdas, nav fizikā
- Lielais sprādziens: kas īsti notika mūsu Visuma dzimšanas brīdī?
Uzziniet vairāk, noklausoties epizodi "Vai stīgu teorija ir tā vērts? (6. daļa: Mums to droši vien vajadzētu pārbaudīt)" podcast apraidē Ask A Spaceman, kas pieejama vietnē iTunes un tīmeklī plksthttp://www.askaspaceman.com. Paldies Džonam C., Zacharijam H., @edit_room, Metjū Y., Kristoferam L., Krišnai W., Sajanam P., Neha S., Zacharijam H., Džoisei S., Mauricio M., @shrenicshah, Panosam T ., Dhruv R., Maria A., Ter B., oiSnowy, Evan T., Dan M., Jon T., @twblanchard, Aurie, Christopher M., @unplugged_wire, Giacomo S., Gully F. par jautājumiem, kas noveda pie šī skaņdarba! Uzdodiet savu jautājumu čivināt, izmantojot #AskASpaceman vai sekojot Polam @PaulMattSutter un facebook.com/PaulMattSutter.
