A húr elméletében a húr apró darabjai helyettesítik a hagyományos szubatomi részecskéket.
Paul M. Sutter egy asztrofizikus a SUNY Stony Brooknál és a Flatiron Intézetnél Kérdezz egy űrhajóstól és Space Radio, és a "Helyed az univerzumban."Sutter hozzájárult ehhez a cikkhez Az Space.com szakértői hangjai: Op-Ed és Insights.
A húros elmélet reméli, hogy mindent szó szerint fog alkotni, egyetlen egységes keretként, amely megmagyarázza a sokféleséget és gazdagságot, amelyet a kozmoszban és a részecske-ütközőkben látunk, a gravitáció viselkedésétől kezdve a fenébe. sötét energia ezért az elektronoknak van olyan tömege, mint ők. És bár ez egy potenciálisan erős ötlet, amelyet feloldva teljesen forradalmasítaná a fizikai világ megértését, még soha nem teszteltük közvetlenül.
Vannak módok azonban annak feltárására, hogy milyen alapokat és lehetséges következményeket lehet levonni húrelmélet. És bár ezek a tesztek egy vagy másik módon nem bizonyítják közvetlenül a húr elméletét, segítenék az eset megerősítését. Fedezzük fel.
Zavaró probléma
Először azonban meg kell vizsgálnunk, hogy miért olyan nehéz tesztelni a húros elméletet. Két oka van.
A húrelmélet húrjai félelmetesen kicsik, úgy gondolják, hogy valahol a Planck-skála körül vannak, alig 10-34 méter. Ez messze, jóval kisebb, mint bármi, amit remélhetünk, hogy megpróbálunk még a legpontosabb hangszereinkkel is. A húrok valójában annyira kicsik, hogy számunkra pontszerű részecskéknek tűnnek, például elektronok és fotonok és neutronok. Egyszerűen nem bámulhatunk közvetlenül egy karakterláncot.
Ehhez a kicsihöz kapcsolódik az az energia skála, amelyre szükség van azoknak a rendszereknek a teszteléséhez, ahol a húr-elmélet tényleg számít. A mai napig kétféle megközelítéssel rendelkezik a négy természeti erő. Egyrészt kvantummező-elmélettel rendelkezünk, amelyek mikroszkopikusan leírják az elektromágnesességet és a két nukleáris erőt. És másfelől van általános relativitáselmélet, amely lehetővé teszi, hogy megértsük a gravitációt, mint a téridő hajlítását és elhajlását.
Minden olyan esetben, amelyet közvetlenül megvizsgálhatunk, az egyik vagy a másik módszer jó. A húros elmélet csak akkor lép életbe, ha megpróbáljuk mind a négy erőt egyetlen leírással kombinálni, amely csak a legmagasabb energia skálán számít, és olyan magas, hogy soha nem tudhatnánk még olyan gépet építeni, hogy elérjük az ilyen magasságokat.
De még ha kidolgozhatnánk egy részecske-ütközőt a kvantitatív gravitáció energiájának közvetlen megfigyelésére, akkor nem tudtuk megvizsgálni a húr elméletét, mert a húr elmélete még nem teljes. Nem létezik. Csak olyan közelítéseink vannak, amelyek remélhetőleg közel állnak a tényleges elmélethez, de fogalmunk sincs, mennyire vagyunk helyesek (vagy rosszak). Tehát a húr elmélete még a predikciók készítésének feladatának sem felel meg, amelyet összehasonlíthatunk a hipotetikus kísérletekkel.
Kozmikus blues
Annak ellenére, hogy nem érjük el azokat a energiákat, amelyek a részecske-ütközőkben szükségesek ahhoz, hogy valóban mélyrehatóan megvizsgáljuk a vonóságok potenciális világát, 13,8 milliárd évvel ezelőtt az egész világegyetemünk az alapvető erők üstje volt. Talán nyerhetünk néhány szűk betekintést a történelem áttekintésével a nagy Bumm.
Az egyik javaslat, amelyet a húrteoretikusok tettek fel, egy másik fajta elméleti húr: a kozmikus húr. A kozmikus vonóságok az űridőben az univerzumot érintő hiányosságok, a Big Bang legkorábbi pillanataiból maradtak, és nagyon általános előrejelzésük a az Univerzum.
De kozmikus húrok lehetnek húrok elméletéből kiemelkedően kiemelkedő húrok is, amelyek általában annyira kicsik, hogy a „mikroszkopikus” túl nagy szó, de az univerzum szüntelen kiterjedése által megfeszítették és húzták őket. Tehát ha találtunk egy kozmikus húrot, amely körülötte lebeg a kozmoszban, alaposan megvizsgálhatnánk és ellenőrizhetnénk, hogy ez valóban valami-e a húr-elmélet által megjósolt módon.
A világegyetemben eddig nem találtak kozmikus vonóságokat.
Ennek ellenére a keresés folyamatban van. Ha találtunk egy kozmikus karakterláncot, akkor nem feltétlenül érvényesíti a karakterlánc-elméletet - sokkal több tennivaló lenne szükséges, mind elméletileg, mind megfigyelési szempontból, hogy a húr-elmélet előrejelzését megkülönböztessük a repedés az űrben idő verziójáról.
Nem olyan szimmetrikus
Mégis előfordulhat, hogy felveszünk néhány érdekes nyomot, és az egyik ilyen nyom szuperszimmetria. A szuperszimmetria a természet feltételezett szimmetriája, amely egyetlen kereten keresztül összeköti az összes fermiont (a valóság építőelemeit, mint elektronok és kvarkok) a boszonokkal (az erőhordozók, mint pl. Gluonok és fotonok).
A szuperszimmetria gépeit először a vonósági teoretikusok dolgozták ki, ám ez minden érdekes lehetőségnek bizonyult az összes nagy energiájú fizikus számára, hogy potenciálisan megoldja a Standard modell és előrejelzéseket készíthet az új fizika számára. A húrelméletben a szuperszimmetria lehetővé teszi a húroknak, hogy ne csak a természet hatalmát, hanem az építőelemeket is leírják, ezzel az elmélettel hatalmat adva annak, hogy valóban mindent elmélet lehessen.
Tehát ha találnánk bizonyítékot a szuperszimmetria számára, akkor az nem bizonyítja a húr elméletét, de nagy lépés lenne.
Nem találtunk bizonyítékot a szuperszimmetriára.
Az Nagy hadron ütköző (LHC) kifejezetten a szuperszimmetria, vagy legalábbis a szuperszimmetria legegyszerűbb és legkönnyebben elérhető változatainak feltárására szolgált, az új elmélet által megjósolt részecskék keresése révén. Az LHC teljesen üresképp fordult elő, még egy új szuperszimmetrikus részecske nélkül is, teljesen lebontva a térképről az összes legegyszerűbb szuperszimmetria ötletet.
És bár ez a negatív eredmény nem zárja ki a húros elméletet, ez sem teszi túl nagyszerűnek.
Van egy nap bizonyíték a húr elméletének egyik alátámasztására vagy oldalsó becslésére is? Lehetetlen mondani. Sok remény merült fel a szuperszimmetriára, amely eddig nem valósult meg, és felmerül a kérdés, vajon érdemes-e még nagyobb ütközőket építeni, hogy megpróbálja erőteljesebben nyomni a szuperszimmetriát, vagy csak feladnunk kellene és próbálnánk valami mást.
- Hogyan lehet az univerzumnak több dimenziója?
- Az Antarktiszból származó titokzatos részecskék szembeszállnak a fizikával
- A nagy robbanás: Mi történt valójában univerzumunk születésével?
Tudjon meg többet az epizód meghallgatásával "Megéri-e a húros elmélet? (6. rész: Ezt valószínűleg ki kellene próbálnunk)" a Ask A Spaceman podcaston, elérhető a iTunes és az interneten ahttp://www.askaspaceman.com. Köszönet John C., Zachary H., @edit_room, Matthew Y., Christopher L., Krizna W., Sayan P., Neha S., Zachary H., Joyce S., Mauricio M., @shrenicshah, Panos T. ., Dhruv R., Maria A., Ter B., oiSnowy, Evan T., Dan M., Jon T., @twblanchard, Aurie, Christopher M., @unplugged_wire, Giacomo S., Gully F. a kérdéshez, amely a darabhoz vezetett! Tegye fel saját kérdését a Twitteren a #AskASpaceman segítségével, vagy Paul követésével @PaulMattSutter és facebook.com/PaulMattSutter.
