Harvardski fizik Qumran Wafa je eden najmočnejših zagovornikov teorije strun. Toda letošnje poletje so se drugi teoretiki strun zasukali ob njegovem najnovejšem predlogu, ki bi lahko diskreditiral njihove ideje na podlagi desetletja domneve, da je temna energija konstantna (konstantna). Wafino delo pomeni, da se pomen temne energije spreminja. Motna temna energija je posledica Wafa in njegovih sodelavcev, da uporabijo teorijo strun v vesolju, kot je naše, kjer ima vakuum prostora nekaj lastne energije.
Če je njegova hipoteza (in sama teorija strun) resnična, temna energija, bo ta skrivnostna snov, ki predstavlja več kot 70% celotne mase in energije vesolja in ki pospešuje njegovo širjenje, sila sprememb. Toda vztrajna temna energija je dolgo služila kot osnova za številne ideje v teoriji strun - zato je paradoksalno, da lahko uspeh teorije privede do temne energije.
Teorija temne energije in strun
"Prvič smo se iz teorije strun lahko naučili nekaj, kar je mogoče izmeriti," pravi znanstvenik Timm Wreiss z Inštituta za teoretično fiziko na Dunajski tehnološki univerzi v Avstriji. "Ne vem pa, ali se bo to dejansko zgodilo ali ne."
Začnimo od začetka: živimo v vesolju, ki se zdi, da sledi pravilom. Na največjih lestvicah veliki predmeti sledijo pravilom splošne relativnosti, ki medsebojno delujejo s pomočjo sile gravitacije. Na najmanjši lestvici subatomski delci sledijo pravilom kvantne mehanike in kvantne teorije polja, ki delujejo prek silskih polj, ki se kažejo kot delci, ki prenašajo silo. Toda matematika se ne sešteje, ko poskušate razložiti splošno relativnost kot velik podaljšek teorije kvantnih polj. Teorija grande, teorija strun, poskuša združiti splošno relativnost s kvantno mehaniko, v njej pa je vsak delček predstavljen z drobno vrvico, katere vibracije v večdimenzionalnem prostoru kodirajo lastnosti, ki jih znanstveniki opazujejo.
Vendar teorija ni povsem natančna. Gre za prevladujoč matematični temelj, okvir, iz katerega lahko znanstveniki pridobivajo teorije o našem vesolju, pa tudi ogromno drugih dovoljenih vesoljev. Teoretiki strun upajo, da je naše vesolje ena od teh možnosti. Drugi menijo, da je teorija strun v osnovi napačna, vendar to zdaj ni bistvo.
Teorije strun morajo razlagati vesolje, kot je naše, v vsakem pogledu, da se šteje za pravilno. Naše vesolje menda sestavlja 4% materije (snovi, ki jo vidimo), 25% skrivnostne temne snovi, ostalo pa, kot kažejo opažanja iz leta 1988, pade na "temno energijo". Teoretiki strun so delovali pod domnevo, da se moč temne energije ne spreminja in da so se razvijale njihove teorije. Toda Wafa in njegovi soavtorji so to poletje v referatu predlagali, da mora naše vesolje imeti temno energijsko polje, katerega vrednost se zmanjšuje, da bi lahko obstajala po pravilih teorije strun.
Promocijski video:
Če se vrednost temne energije spremeni, bo to pomembno za tiste, katerih teorije se opirajo na domnevo, da je temna energija konstantna. "Mogoče se moramo vrniti k osnovam," pravi Wreiss. Spremenilo bi tudi razumevanje evolucije vesolja - tako v preteklosti kot v prihodnosti.
Wafahova hipoteza je bila na začetku precej močna in je vodila do "neizmernega navdušenja," pravi Wreiss. Služil je kot poziv k akciji za teoretike strun, ki so menili, da je ogrodje ogroženo. Nekateri so takoj rekli, da je to neumnost - Stanfordska fizičarka Eva Silverstein je Quanti povedala, da predpostavka temelji na drugih predpostavkah, analiza pa je bila "zelo vprašljiva." Drugi uporabljajo ta dokument kot priložnost, da preverijo, ali njihove teorije resnično lahko opisujejo vesolje, kot je naše.
Wreiss in drugi so kritizirali delo Wafa in njegove skupine, njihova mnenja pa so bila objavljena v reviji Physical Review D. Delo Wreiss je ugotovilo, da nekatere domnevne lastnosti našega lastnega vesolja, zlasti tiste, povezane s področjem Higgsovega bozona, v bistvu nasprotujejo nekaterim matematične predpostavke. Na primer, prvotna domneva je bila, da vedenje fizičnega polja, ki poganja temno energijo, izhaja iz matematične funkcije brez vrhov in nizij, črte na grafu brez vrhov ali padcev. Vreiss je ugotovil, da prisotnost silnega polja, povezanega z Higgsovim bozonom, zahteva vrhunec pri tej funkciji.
Toda Vreissovo delo ne izključuje Wafine ideje - Wafa je predpostavko preprosto izpopolnil, da bi jo bilo mogoče bolje uporabiti v vesolju, v katerem živimo. Obstajajo tudi druga podobna dela in Wafa se strinja s pojasnili.
Zares zanimivo je, da bomo kmalu lahko ugotovili, ali Wafino delo ponuja eksperimentalno preizkušeno napoved teorije strun. To bi bila prva dokazljiva posledica teorije strun. Nekateri poskusi bi lahko preizkusili, ali se temna energija sčasoma spreminja ali ostane konstantna, in to lahko stori v naslednjih nekaj letih.
Torej se na obzorju pojavlja premik paradigme? "Večina znanstvenikov ne bo rekla, da je ta hipoteza resnična ali napačna," pravi Wreiss. Sam Wafa verjame, da se seveda lahko zmoti in to govori tudi o pomembnosti teorije strun. "Ampak če ima Wafa prav?" Pravi Vreiss. "To bi bilo največje v teoriji strun merljivo napovedati."
Ilya Khel