Sposób na sprawdzenie teorii strun?

| Ciekawostki

Uczeni z University of Wisconsin-Madison twierdzą, że możemy "zobaczyć” kształty dodatkowych wymiarów, przewidzianych w teorii strun, badając ich wpływ na energię kosmiczną. W najnowszym numerze pisma Physical Review Letters zamieścili artykuł, który dowodzi, iż możliwe jest wykorzystanie danych uzyskanych z eksperymentów do badania natury dodatkowych wymiarów.

Teoria strun (powstała w 1970 roku i zwana obecnie teorią strun bozonowych) mówi, że wszystko we wszechświecie, od najmniejszych cząstek po największe galaktyki, jest zbudowane z niewielkich wibrujących strun energii. Jest to bardzo popularna teoria, ale dotychczas nie mamy żadnych dowodów na jej poparcie.

Jej matematyczny model sugeruje, że oprócz znanych nam czterech wymiarów (trzech fizycznych + czas), istnieje jeszcze sześć innych. Te dodatkowe, niewidoczne wymiary, są zakrzywione do rozmiarów subatomowych i "otaczają” każdy najmniejszy punkt wszechświata.

Z teorią strun (obecnie jej następczynią jest stworzona w 1984 roku teoria superstrun) naukowcy wiążą olbrzymie nadzieje. Chcieliby z niej wyprowadzić ogólną teorię względności i mechanikę kwantową, tworząc w ten sposób kwantową teorię grawitacji.

Prace akademików z Wisconsin być może pozwolą na rozpoczęcie doświadczalnych badań, które pogłębią naszą wiedzę na temat strun i budowy wszechświata. Z matematycznego modelu wynika, że te dodatkowe, niewidoczne dla nas wymiary, mogą przyjąć jeden z dziesiątków tysięcy możliwych kształtów, a każdy z nich będzie własnym kosmosem z własnymi prawami fizycznymi.

Te kształty są tak małe, że nie jesteśmy w stanie ich obserwować. Uczeni postanowili więc zaobserwować wpływ, jaki wywierają one na otoczenie. Doszli do wniosku, że sześć niewidocznych wymiarów największy wpływ wywierało przed Wielkim Wybuchem, gdy sam wszechświat był jedynie punktem skondensowanej materii i energii. Pomyśleliśmy, że trzeba się cofnąć w czasie i sprawdzić, co się wówczas działo – powiedział kierujący badaniami fizyk Gary Shiu.

Do podróży w czasie wykorzystali mapę energii kosmicznej, uwolnionej podczas Wielkiego Wybuchu. Rozkład energii we wszechświecie znamy m.in. dzięki satelitom NASA. Mapa ta nie zmieniła się w ciągu ostatnich 13 miliardów lat, więc pokazuje nam kosmos w momencie jego tworzenia się.

Shiu twierdzi, że tak jak na podstawie cienia rzucanego przez przedmioty można wnioskować o ich kształcie, tak rozkład energii wskazuje na kształt sześciu wspomnianych wymiarów. By odkryć niewidoczne kształty uczeni skorzystali z prostych zasad geometrii. Na ich podstawie, biorąc pod uwagę naszą obecną wiedzę, stworzyli mapę rozkładu energii. Gdy porównano ją z rzeczywistą mapą, zauważono małe, ale istotne różnice. Te właśnie różnice biorą się właśnie z oddziaływania sześciu nieznanych wymiarów, uważa Shiu.

Co prawda, dodaje, nie posiadamy obecnie wystarczająco dużej ilości danych, by określić te kształty precyzyjnie, ale już teraz tworzone są projekty, które w najbliższej przyszłości dostarczą nam dodatkowych informacji, które pozwolą stopniowo zmniejszać liczbę możliwych kształtów tworzonych przez sześć wymiarów. Jeśli określimy ich kształt, będziemy wiedzieli, czy teoria strun jest prawdziwa – mówi Henry Tye, fizyk z Cornell University, który nie był zaangażowany w badania.

Autor:

Źródło: PhysOrg

teoria strun teoria strun bozonowych teoria superstrun Gary Shiu Henry Tye University of Madison-Wisconsin wszechświat energia Wielki Wybuch