Dette virket omtrent like godt et bilde som helst for en historie om strengteori.Bilde: Daniel Schwen (Wikimedia Commons)
Harvard fysiker Cumrun Vafa er en av strengteori sterkeste støttespillere. Men denne sommeren, andre string teoretikere har vært reeling fra hans siste antakelsen, som kan oppheve sine ideer bygget på et tiår lange forutsetning om at mørk energi er konstant. Vafa arbeid innebærer at mørk energi verdi endringer.
En ikke-konstant mørke energien er en konsekvens av Vafa og hans samarbeidspartnere forsøk på å bruke string-teori til et univers som vårt—en hvor svært vakuum plass ser ut til å ha noen iboende energi. Hvis hans formodning (og streng-teori i seg selv) er sann, mørk energi, den mystiske ting som ser ut til å utgjøre mer enn 70 prosent av universets totale masse og energi og brensel sin akselerert ekspansjon, bør være en endring av kraft. Men en konstant mørk energi har lenge fungert som en ryggrad til mange string teoretikere’ ideer—paradoksalt nok, et ikke-konstant mørk energi kan være et tegn på teorien suksess.
“Dette vil være første gang vi kom noe nytt ut av strengteori at du kan måle,” forsker Timm Wrase fra Institutt for Teoretisk Fysikk ved TU Wien i Østerrike fortalte Gizmodo. “Men jeg vet ikke om det vil skje.”
La oss starte fra begynnelsen: at Vi lever i et univers som synes å følge reglene. På den flotteste skala, store objekter følger reglene i generell relativitetsteori, hvor de kommuniserer med hverandre gjennom kraften av tyngdekraften. På den minste skalaen, subatomære partikler følger reglene i kvantemekanikk og quantum field theory, i samspill via kraftfelt som manifesterer seg som force-bærer partikler. Men regnestykket faller fra hverandre når du prøver å forklare generelle relativitetsteori som en enorm utvidelse av quantum field theory. En bedre teori—string-teori—forsøk på å forene de to, hvor hver partikkel er faktisk en liten streng som vibrasjoner i en høyere-dimensjonale rommet kode egenskaper som forskere observere.
“Teori” er liksom en misvisende—det er mer som et overordnet matematisk rammeverk som forskere kan utlede teorier om universet vårt, samt en mind-boggling rekke andre tillatt universer. String teoretikere håper at vårt univers er blant disse mulighetene. Andre mener at strengteori er feil til selve kjernen, selv om jeg ikke vil komme inn på det i denne historien.
String teorier må forklare et univers som vårt, er på alle måter for å være riktig, selvfølgelig. Våre universet ser ut til å bestå av om lag 4 prosent saken (de ting som gjør opp alt vi ser), 25 prosent mystisk mørk materie, og resten, siden 1998 observasjon av universets akselererende ekspansjon, “mørk energi”. String teoretikere har operert under forutsetning av at mørk energi er styrke ikke endrer seg, og deres teorier har utviklet seg i form. Men Vafa og hans medforfattere conjectured i en artikkel i sommer, og som for å eksistere etter reglene strengteori, vår universet må ha en mørk energi felt der verdien er synkende.
“Om mørk energi endringene eller ikke er en alvorlig ting,” Vafa fortalte Gizmodo.
Om mørk energi er verdien endres, vel, det ville være en stor avtale for dem som teorier stole på antagelsen om at det var i stedet en medfødt konstant. “Vi kan ha til å gå tilbake til det grunnleggende,” Wrase sa. Det ville også endre vår forståelse av universets utvikling—både i fortid og fremtid.
Vafa er antakelsen var opprinnelig ganske sterk og førte til “stor spenning,” sa Wrase (du kan lese om det her), og fungerer som en call-to-action for streng teoretikere som følte rammen var truet. Noen kalte det regelrett feil—Stanford fysiker Eva Silverstein fortalte Quanta at antakelsen var forankret i spekulasjoner og som det er sitert “meget tvilsomt” analyser. Andre bruker papir som en mulighet til å sikre at deres teorier kan faktisk beskrive et univers som vårt.
Wrase og andre har siden presenterte et kritisk blikk på Vafa og hans gruppe arbeid, nylig publisert i Physical Review D. Wrase papir finner at noen av våre egne universet er teoretisert egenskaper, spesielt de som gjelder Higgs-bosonet er forbundet feltet, motsi noen av matematikk i den formodning. Tenk tilbake til precalculus—den første antakelsen egentlig sa at atferden det fysiske feltet styrende mørk energi avledet fra en matematisk funksjon med ingen maksima eller minima, en linje på en graf med ingen topper eller daler. Wrase funnet at tilstedeværelsen av kraftfelt forbundet med Higgs-bosonet nødvendiggjorde en topp i denne funksjonen.
Men Wrase papir-ikke utelukke Vafa ide—Vafa følte det skjerpet formodningen for å bedre kan bruke til universet vi lever i. Det er andre slike papirer som stram formodning som godt, og Vafa avtalt med disse forbedringer.
Den virkelige spenningen kommer fra hvor snart vi kan vite om Vafa arbeid har produsert en testbare prediksjon av string-teori—som vil være et første. Eksperimenter som Mørk Energi Undersøkelse eller kommende WFIRST teleskop kunne oppdage om mørk energi er konstant eller endrer seg over tid, og kan kanskje gjøre det i løpet av de neste årene.
Så, er et paradigme-skifte funnet på horisonten? “De fleste forskere ville ikke si det formodningen er galt eller riktig,” Wrase sa. Vafa selv sa han at han selvsagt kan være feil, noe som ville også si noe viktig om strengteori. “Men det kan også være spektakulære hvis [Vafa] er riktig,” sa Wrase. “Det ville være det største noensinne i string-teori—for å gjøre en målbar prediksjon.”
[PRD]
Deler Denne Historien