У теорији струна, сићушни комадићи струна замјењују традиционалне субатомске честице.
Паул М. Суттер је астрофизичар у СУНИ Стони Броок и Институту Флатирон, домаћин Питајте свемира и Свемирски радиои аутор „Ваше место у универзуму."Суттер је допринео овом чланку Гласови стручњака Спаце.цом-а: Оп-Ед & Инсигхтс.
Теорија струна нада се да ће бити дословна теорија свега, јединствен обједињујући оквир који објашњава сву разноликост и богатство које видимо у космосу и у нашим сударима честица, од начина на који се гравитација понаша до ђавола тамна енергија је због чега електрони имају масу коју чине. И док је то потенцијално моћна идеја, која би, уколико би била откључана, у потпуности револуционарала наше разумевање физичког света, никада није директно тестирана.
Међутим, било је начина да се истраже неке основе и потенцијалне последице Теорија струна. И док ови тестови не би на један или други начин доказали теорију струна, помогли би да се ојача њен случај. Хајде да истражимо.
Узнемирујући проблем
Прво, ипак, морамо испитати зашто је теорија струна тако тешко тестирати. Постоје два разлога.
Низови теорије струна су невероватно мали, за које се мислило да су негде око Планк-ове скале, широких 10-34 метра. То је далеко, далеко мање од свега што се можемо надати да ћемо испитати чак и са нашим најпрецизнијим инструментима. Низови су у ствари толико мали да нам се чине точкастим честицама, попут електрона и фотона и неутрона. Једноставно не можемо директно да гледамо у жицу.
У вези са том малом снагом је и енергетска скала потребна за испитивање режима где је теорија струна заправо битна. Од данас, имамо два различита приступа за објашњење четири силе природе. С једне стране имамо технике квантне теорије поља које дају микроскопски опис електромагнетизма и две нуклеарне силе. А са друге имамо општа релативност, што нам омогућава да схватимо гравитацију као савијање и извијање простора-времена.
За све случајеве које можемо директно испитати, коришћење једног или другог је сасвим у реду. Теорија струна долази на снагу тек када покушамо комбиновати све четири силе с једним описом, што је заиста битно на највишој енергетској скали - толико високој да никада не бисмо могли икад изградити машину која би достигла такве висине.
Али чак и ако бисмо могли осмислити сударач честица како бисмо директно испитивали енергије квантне гравитације, не бисмо могли тестирати теорију струна, јер још увијек теорија струна није потпуна. Не постоји. Имамо само апроксимације за које се надамо да се приближавају стварној теорији, али немамо појма колико смо у праву (или погрешно). Дакле, теорија струна није чак ни до задатка давања предвиђања која бисмо могли упоредити са хипотетичким експериментима.
Козмички блуес
Иако не можемо да постигнемо енергије потребне у нашим сударачима честица да бисмо заиста дубински погледали у потенцијални свет струна, пре 13,8 милијарди година наш цео универзум је био котлић основних сила. Можда бисмо могли стећи неке строге увиде гледајући историју Велики прасак.
Један предлог који су изнели теоретичари стрингова је друга врста теоријског низа: космички низ. Космичке жице су оштећења свемира у просторном времену, која остају од најранијих тренутака Великог праска, и прилично су општа предвиђања физике тих епоха универзум.
Али космичке жице могле би такође бити супер дупер-истегнуте жице из теорије струна, које су обично толико мале да је „микроскопска“ превелика реч, али су је развукле и повукле непрестаним ширењем универзума. Дакле, ако бисмо пронашли космички низ који лебди тамо у космосу, могли бисмо га пажљиво проучити и проверити да ли је то заиста нешто што предвиђа теорија струна.
До данас у нашем универзуму нису пронађене космичке струне.
Ипак, претрага је у току. Да смо пронашли космички низ, то не би нужно требало да потврди теорију стрингова - било би потребно много више посла и теоретски и посматрачки да би се раздвојило предвиђање теорије стрингова од верзије провале у свемиру.
Није баш суперперсиметрија
Ипак, можда бисмо могли покупити неке занимљиве трагове, а један од тих трагова је суперсиметрија. Суперсиметрија је хипотезирана симетрија природе која повезује све фермионе (грађевне блокове стварности попут електрона и кваркова) са бозонима (носиоцима сила попут глуона и фотона) у једном оквиру.
Машине суперсиметрије прво су радили теоричари струна, али узели су ватру као занимљив пут свим физичарима високе енергије како би потенцијално решили неке проблеме са Стандардни модел и предвидјети нову физику. Унутар теорије струна, супер-симетрија омогућава струнама да опишу не само силе природе, већ и грађевинске блокове, дајући тој теорији снагу да заиста буде теорија свега.
Дакле, ако смо пронашли доказе за супер-симетрију, то не би доказало теорију струна, али то би била главна одскочна точка.
Нисмо пронашли никакве доказе за суперсиметрију.
Тхе Велики хадронски сударач (ЛХЦ) је изричито дизајниран да истражи суперсиметрију или бар неке од најједноставнијих и најлакше доступних верзија суперсиметрије, тражећи нове честице предвиђене теоријом. ЛХЦ је испао потпуно празан, без икавог налета нове суперперсиметричне честице, бришући све најједноставније идеје о супериметричности потпуно са мапе.
И док овај негативни резултат не искључује теорију струна, ни то не чини превише сјајним.
Хоћемо ли једног дана имати доказе за чак и једно од подлога или споредна предвиђања теорије струна? Немогуће је рећи. Пуно наде било је везано за супер-симетрију, која до сада није успела да испуни, а остаје и питање да ли је вредно изградити још веће сударе како бисмо покушали јаче да се погурамо на суперсиметрију или бисмо само требали одустати и покушати нешто друго.
- Како би свемир могао имати више димензија
- Мистериозне честице које лупају са Антарктика пркосе физици
- Велики прасак: Шта се заиста догодило рођењем нашег свемира?
Сазнајте више преслушавањем епизоде "Исплаћује ли се теорија стрингова? (Део 6: Вероватно би то требало да тестирамо)" у подкасту Аск А Спацеман, доступан на иТунес и на Интернету нахттп://ввв.аскаспацеман.цом. Захваљујући Јохн Ц., Зацхари Х., @едит_роом, Маттхев И., Цхристопхер Л., Кризна В., Саиан П., Неха С., Зацхари Х., Јоице С., Маурицио М., @схреницсхах, Панос Т ., Дхрув Р., Мариа А., Тер Б., оиСнови, Еван Т., Дан М., Јон Т., @твбланцхард, Аурие, Цхристопхер М., @унплуггед_вире, Гиацомо С., Гулли Ф. за питања која су довела до овог дела! Поставите своје питање на Твиттеру користећи #АскАСпацеман или пратећи Паула @ПаулМаттСуттер и фацебоок.цом/ПаулМаттСуттер.
