Merkkijonoteoriassa pienet merkkijonot korvaavat perinteiset subatomiset hiukkaset.
Paul M. Sutter on astrofysiikka SUNY Stony Brookissa ja Flatiron-instituutissa Kysy avaruusasemalta ja Avaruusradio, ja kirjoittajaPaikkasi maailmankaikkeudessa."Sutter kirjoitti tämän artikkelin Space.com: n asiantuntijaäänet: Op-Ed & Insights.
Jousiteoria toivoo olevan kaiken kirjaimellinen teoria, yhtenäinen yhtenäinen kehys, joka selittää kaiken kosmossa ja hiukkaskohdistimissa havaittavan monimuotoisuuden ja rikkauden, painovoiman käyttäytymisestä aina helvettiin. tumma energia on miksi elektroneilla on massa, jonka ne tekevät. Ja vaikka se on mahdollisesti voimakas idea, jota, jos se avataan, mullistaa täysin ymmärryksemme fyysisestä maailmasta, sitä ei ole koskaan testattu suoraan.
On kuitenkin olemassa tapoja tutkia joitain sen perusteita ja mahdollisia seurauksia säieteoria. Ja vaikka nämä testit eivät osoittaisi merkkijonoteoriaa tavalla tavalla tai toisella, ne auttaisivat tukemaan sen tapausta. Tutkitaan.
Huolestuttava ongelma
Ensinnäkin meidän on kuitenkin tutkittava, miksi jousuteoriaa on niin vaikea testata. Syitä on kaksi.
Jousateorian jouset ovat uskomattoman pienet, joiden ajatellaan olevan jossain Planckin asteikon ympärillä, paljaat 10-34 metriä poikki. Se on kaukana, paljon pienempi kuin mitä voimme toivoa koettavan edes tarkimmilla instrumentillamme. Merkkijonot ovat itse asiassa niin pieniä, että ne näyttävät meille olevan pistemäisiä hiukkasia, kuten elektronit ja fotonit ja neutronit. Emme yksinkertaisesti voi koskaan tuijottaa merkkijonoa suoraan.
Tähän pienuuteen liittyy energiaskaala, jota tarvitaan koettelemaan järjestelmät, joissa jousiteorialla on todella merkitystä. Nykyään meillä on kaksi erilaista lähestymistapaa selittämään neljä luonnonvoimaa. Toisaalta meillä on kvanttikenttiteorian tekniikoita, jotka tarjoavat mikroskooppisen kuvauksen sähkömagneettisuudesta ja kahdesta ydinvoimasta. Ja toisaalta meillä on yleinen suhteellisuusteoria, jonka avulla voimme ymmärtää painovoiman avaruusajan taipumisena ja vääntymisenä.
Kaikissa tapauksissa, joita voimme suoraan tutkia, yhden tai toisen käyttö on hienoa. Jousteoria tulee peliin vasta, kun yritämme yhdistää kaikki neljä voimaa yhdeksi kuvaukseksi, jolla on tosiasiallisesti merkitystä vain kaikkein korkeimmissa energiaasteikkoissa - niin korkealla, että emme voisi koskaan rakentaa konetta tällaisten korkeuksien saavuttamiseen.
Mutta vaikka voisimme suunnitella hiukkasten törmäyslaitteen suoraan kvanttigravitaation energioiden koettamiseksi, emme voineet testata jousuteoriaa, koska jousiteoria ei ole vielä valmis. Sitä ei ole olemassa. Meillä on vain arvioita, jotka toivottavasti tulevat lähelle todellista teoriaa, mutta meillä ei ole aavistustakaan siitä, kuinka oikeassa (tai väärin) olemme. Joten joustoteoria ei ole edes vastuussa tehtävästä tehdä ennusteita, joita voisimme verrata hypoteettisiin kokeisiin.
Kosminen blues
Vaikka emme pysty saavuttamaan hiukkaskohdistimissamme tarvittavia energioita voidaksemme todella tutkia syvällisesti potentiaalisten kielien maailmaan, 13,8 miljardia vuotta sitten koko maailmankaikkeus oli perustavoimien patruuna. Ehkä saatamme saada jonkin verran joustavia oivalluksia tutkimalla alkuräjähdys.
Yksi merkkijono-teoreetikkojen esittämä ehdotus on toisenlainen teoreettinen merkkijono: kosminen merkkijono. Kosmiset jouset ovat maailmankaikkeuden ulottuvia vikoja avaruusajassa, jäljelle jääneet ison iskujen varhaisimmista hetkeistä lähtien, ja ne ovat melko yleinen ennuste näiden aikakausien fysiikasta. universumi.
Mutta kosmiset kielet voivat olla myös jousiteoriassa erittäin ohuet ja venytetyt jouset, jotka ovat yleensä niin pieniä, että "mikroskooppinen" on liian suuri sana, mutta jotka ovat venyttäneet ja vetäneet universumin jatkuvan laajenemisen vuoksi. Joten jos löysimme kosmisen merkkijonon, joka kelluu siellä kosmossa, voisimme tutkia sitä huolellisesti ja tarkistaa, onko se todella jotain, jota jousiteoria ennustaa.
Tähän päivään mennessä universumissamme ei ole löydetty kosmisia jousia.
Etsintä on silti käynnissä. Jos löysimme kosmisen merkkijono, se ei välttämättä validoi jousuteoriaa - tarvittaisiin paljon enemmän työtä, sekä teoreettisesti että havainnollisesti, jotta jousiteoriaennuste voidaan erottaa toisistaan crack-in-spacetime -versiosta.
Ei niin supersymmetrinen
Saatamme silti pystyä hakemaan mielenkiintoisia vihjeitä, ja yksi niistä on supersymmetria. Supersymmetria on oletettu luonnonsymmetria, joka yhdistää kaikki fermionit (todellisuuden rakennuspalikat kuten elektronit ja kvarkit) bosonien (voimien kantajien, kuten gluonien ja fotonien) kanssa yhdeksi kehykseksi.
Supersymmetrian koneet kehittivät ensin jousiteoreetikot, mutta se otti tulen mielenkiintoisena keinona kaikille korkean energian fyysikoille mahdollisesti ratkaista joitain Vakio malli ja tehdä ennusteita uudelle fysiikalle. Merkkijonoteorian sisällä supersymmetria sallii merkkijonojen kuvata paitsi luonnon voimia myös myös rakennuspalikoita, antamalla tuolle teorialle vallan olla todella teoria kaikesta.
Joten jos löysimme todisteita supersymmetrialle, se ei osoita jousuteoriaa, mutta se olisi tärkeä askel.
Emme ole löytäneet näyttöä supersymmetrialle.
Suuri hadronikoppuri (LHC) oli nimenomaisesti suunniteltu tutkimaan supersymmetriaa tai ainakin joitain supersymmetrian yksinkertaisimpia ja helpoimmin tavoitettavia versioita etsimällä uusia hiukkasia, jotka teoria ennustaa. LHC on osoittautunut täysin tyhjäksi, edes ilmaista uutta supersymmetristä hiukkasta, pyyhkimällä kaikki yksinkertaisimmat supersymmetria-ideat kokonaan kartalta.
Ja vaikka tämä kielteinen tulos ei sulje pois kieliteoriaa, se ei myöskään tee siitä näyttävän liian hyvältä.
Onko meillä yhtenä päivänä todisteita yhdestä jousuteorian perusteista tai sivuennusteista? On mahdotonta sanoa. Supersymmetriaan kiinnitettiin paljon toiveita, joita tähän mennessä ei ole onnistuttu saavuttamaan, ja edelleen kysytään, kannattaako rakentaa vielä suurempiakin törmäyksiä yrittääksesi kovemmin ajaa supersymmetriaan vai pitäisikö meidän vain antaa periksi ja kokeilla jotain muuta.
- Kuinka maailmankaikkeudella voisi olla enemmän ulottuvuuksia
- Antarktiksesta salaisuudet salaperäiset hiukkaset uhmaavat fysiikkaa
- Big Bang: Mitä oikeasti tapahtui maailmankaikkeuden syntyessä?
Lisätietoja kuuntelemalla jaksoa "Onko merkkijonoteoria sen arvoinen? (Osa 6: Meidän pitäisi todennäköisesti testata tämä)" Ask A Spaceman-podcastissa, saatavana osoitteessa iTunes ja verkossa osoitteessahttp://www.askaspaceman.com. Kiitos 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. kysymyksiin, jotka johtivat tähän kappaleeseen! Esitä oma kysymys Twitterissä käyttämällä #AskASpaceman tai seuraamalla Paulia @PaulMattSutter ja facebook.com/PaulMattSutter.
