Шта ако вам кажем да је наш универзум преплављен стотинама врста готово невидљивих честица и да су те честице одавно формирале мрежу низова који се пружају у универзуму?
Звучи троструко и феноменално, али заправо је предвиђање теорије струна, наш најбољи (али фрустрирајуће непотпуни) покушај теорије свега. Ове бизарне, иако хипотетичке, мале честице су познате као аксије, и ако их се може наћи, то би значило да сви живимо у огромној „аксивери“.
Најбољи део ове теорије је да то није само хипотеза из фотеље физичара, без могућности тестирања. Ова неразумљиво огромна мрежа жица се може открити у скорој будућности помоћу микроталасних телескопа који се заправо граде.
Да се нађе, осивер би нам дао велики корак у проналажењу загонетке ... па, све физике.
Симфонија гудача
ОК, пређимо на посао. Прво морамо мало боље да упознамо осовину. Аксија, коју је 1978. године назвао физичар (а касније и добитник Нобелове награде) Франк Вилцзек, добила је своје име по томе што је претпостављено да постоји због одређене врсте пробијања симетрије. Знам, знам више жаргона. Држи се. Физичари воле симетрије - када се у математици појаве одређени обрасци.
Постоји једна врста симетрије, која се назива ЦП симетрија, која каже да би се материја и антиматерија требало понашати исто када су њихове координате обрнуте. Али чини се да се та симетрија природно не уклапа у теорију јаке нуклеарне силе. Једно решење ове слагалице је увођење друге симетрије у универзуму која „исправља“ ово лоше понашање. Међутим, ова нова симетрија се појављује само при екстремно великим енергијама. У свакодневним ниским енергијама ова симетрија нестаје, и то је последица, и искаче нова честица - аксија.
Сада се морамо окренути теорији струна, што је наш покушај (и то је био наш главни покушај већ 50 година) да ујединимо све природне силе, нарочито гравитацију, у један теоријски оквир. Доказано је да је посебно тежак проблем за решавање, због различитих фактора, од којих није ни најмање важно, да би теорија струна функционирала (другим речима, да математика чак има наде да се разради), наш универзум мора имати више од уобичајене три димензије простора и једне времена; морају постојати додатне просторне димензије.
Те просторне димензије, наравно, нису видљиве голим оком; у супротном, приметили бисмо такве ствари. Стога додатне димензије морају бити ситне и ситне на себи на тако малим скалама да би избегле нормалне напоре да их примете.
Оно што чини ово тешко је што нисмо баш сигурни како се те додатне димензије савијају на себи, а постоји негде око 10 ^ 200 могућих начина да се то уради.
Но, чини се да ове димензионалне аранжмане имају заједничко то да постоје аксије, које су, у теорији струна, честице које се наматају око неких увијених димензија и заглаве се.
Шта више, теорија струна не предвиђа само једну акцију, већ потенцијално стотине различитих врста, при разним масама, укључујући и аксиону која би се могла појавити у теоријским предвиђањима јаке нуклеарне силе.
Глупе жице
Дакле, имамо пуно нових врста честица са свим врстама маса. Велики! Могу ли аксоне сачињавати тамну материју, која је, чини се, одговорна за давање галаксија већину своје масе, али обични телескопи их не могу открити? Можда; то је отворено питање. Али сексије као тамна материја морају суочити са неким захтјевним опсервационим тестовима, па се неки истраживачи уместо тога фокусирају на лакши крај породица аксонија, истражујући начине како да их пронађу.
А кад ти истраживачи почну да копају по предвиђеном понашању ових перастих осовина у раном свемиру, проналазе нешто заиста изванредно. У најранијим тренуцима историје нашег космоса, универзум је пролазио фазним прелазима, мењајући цео свој карактер из егзотичних, високо-енергетских стања у редовна нискоенергетска.
Током једног од ових фазних прелаза (који се догодио када је свемир био стар мање од секунде), аксије теорије струна нису се појављивале као честице. Уместо тога, изгледали су као петље и линије - мрежа лаганих, готово невидљивих струна који су прелазили у космос.
Ову хипотетичку аксијаверду, испуњену разним лаганим аксионским жицама, не предвиђа ниједна друга теорија физике, већ теорија струна. Дакле, ако утврдимо да живимо у оси, то би била велика предност за теорију струна.
Промена светлости
Како можемо тражити ове жице? Модели предвиђају да жице аксиона имају врло малу масу, тако да се светлост неће налетјети на аксиону и савити, или се акције вероватно не би мешале са другим честицама. Могло би бити милион аксионских жица које би данас плутале Млијечним путем, а ми их не бисмо видјели.
Али универзум је стар и велик, и то можемо да користимо у нашу корист, посебно када препознамо да је и универзум осветљен.
Космичка микроталасна позадина (ЦМБ) најстарија је светлост у свемиру, емитирана када је била тек беба - стара око 380.000 година. Ово светло је натапало свемир током свих ових милијарди година, филтрирајући се кроз космос, док коначно није погодило нешто, попут наших микроталасних телескопа.
Дакле, када погледамо ЦМБ, видимо га кроз универзум вредан више милијарди светлосних година. То је попут гледања сјаја батеријске лампе кроз низ пајдаша: Ако постоји мрежа акионских жица навучених кроз космос, потенцијално бисмо их могли уочити.
У недавној студији, објављеној у бази арКсив 5. децембра, тројица истраживача израчунали су ефекат који би осовина имала на ЦМБ светлост. Открили су да би се поларизација те светлости могла променити, у зависности од тога како мало светлости пролази поред одређеног акионог низа. То је зато што је ЦМБ светлост (и сва светлост) начињена од таласа електричног и магнетног поља, а поларизација светлости говори о томе како су електрична поља оријентисана - нешто што се мења када ЦМБ светлост наиђе на аксиону. Можемо мерити поларизацију ЦМБ светлости тако што шаљемо сигнал кроз специјализоване филтере, што нам омогућава да одаберемо овај ефекат.
Истраживачи су открили да је укупни ефекат на ЦМБ из свемира пуног струна увео помак поларизације који износи око 1%, што је тачно на ивици онога што данас можемо открити. Али будући пројектанти ЦМБ, као што су Цосмиц Оригинс Екплорер, Лите (Лигхт) сателити за студије поларизације у Б моду и инфлације из космичке детекције зрачења (ЛитеБИРД) и Примордиал Екплорер (ПИКСИЕ), тренутно се дизајнирају. Ови футуристички телескопи могли би да њушкају осовину. А кад ти маппери дођу на мрежу, или ћемо установити да живимо у аксивери или ћемо искључити та посебна предвиђања теорије струна.
Било како било, има много тога да се раздвојимо.
Паул М. Суттер је астрофизичар уДржавни универзитет у Охају, домаћинПитајте свемира иСвемирски радиои аутораВаше место у универзуму.
