Harvard fizičar Qumran Wafa jedan je od najjačih zagovornika teorije struna. Ali ovog su ljeta ostali teoretičari struna nasrnuli na njegov najnoviji prijedlog, koji bi mogao diskreditirati njihove ideje temeljene na desetljećima dugoj pretpostavci da je tamna energija stalna (stalna). Wafa rad podrazumijeva da se značenje tamne energije mijenja. Nejasna tamna energija posljedica je pokušaja Wafe i njegovih suradnika da primijene teoriju struna u svemir poput našeg, gdje sam vakuum prostora ima neku svojstvenu energiju.
Ako je njegova hipoteza (i sama teorija struna) istinita, tamna energija, ta tajanstvena supstanca koja čini više od 70% ukupne mase i energije svemira i koja ubrzava njegovo širenje, bit će sila promjene. Ali uporna tamna energija dugo je služila kao osnova mnogim idejama u teoriji struna - pa je paradoksalno da upravo ona tamna energija može dovesti do uspjeha teorije.
Teorija tamne energije i struna
"Prvi put smo mogli naučiti nešto iz teorije struna koja se može mjeriti", kaže znanstvenik Timm Wreiss s Instituta za teorijsku fiziku pri Bečkom tehnološkom sveučilištu. "Ali ne znam hoće li se to stvarno dogoditi ili ne."
Krenimo od početka: živimo u svemiru za koji se čini da slijedi pravila. Na najvećim mjerilima, veliki objekti slijede pravila opće relativnosti, međusobno djelujući putem sile gravitacije. Na najmanjoj skali, subatomske čestice slijede pravila kvantne mehanike i teorije kvantnog polja, međusobno djelujući kroz polja sile koja se očituju kao čestice koje nose silu. Ali matematika se ne zbunjuje kada pokušate objasniti opću relativnost kao veliko produženje teorije kvantnog polja. Teorija grandera, teorija struna, pokušava kombinirati opću relativnost s kvantnom mehanikom, a u njoj je svaka čestica predstavljena sićušnim nizom, čija vibracija u višedimenzionalnom prostoru kodira svojstva koja znanstvenici promatraju.
Međutim, teorija nije posve točna. Umjesto toga, sveobuhvatni je matematički temelj, okvir iz kojeg znanstvenici mogu izvesti teorije o našem svemiru, kao i ogroman broj drugih dozvoljenih svemira. Teoretičari strune nadaju se da je naš svemir jedna od tih mogućnosti. Drugi smatraju da je teorija struna u osnovi pogrešna, ali to sada nije stvar.
Teorije struna moraju objasniti svemir poput našeg u svakom pogledu da se smatra ispravnim. Naš se svemir, čini se, sastoji od 4% materije (supstancije koju vidimo), 25% misteriozne tamne materije, a ostatak, kao što su pokazali zapažanja 1988., pada na "tamnu energiju". Teoretičari struna radili su pod pretpostavkom da se snaga tamne energije ne mijenja i da su se njihove teorije razvile. No Wafa i njegovi koautori u ljeto su u članku predložili da, da bi postojao prema pravilima teorije struna, naš svemir mora imati tamno energetsko polje čija vrijednost opada.
Promotivni video:
Ako se vrijednost tamne energije promijeni, to će biti važno za one čije se teorije oslanjaju na pretpostavku da je tamna energija konstantna. "Možda se moramo vratiti osnovama", kaže Wreiss. To bi također promijenilo razumijevanje evolucije svemira - i u prošlosti i u budućnosti.
Wafaova hipoteza u početku je bila prilično snažna i dovela je do "ogromnog uzbuđenja", kaže Wreiss. Služio je kao poziv na akciju za teoretičare struna koji su smatrali da je okvir ugrožen. Neki su odmah rekli da je to glupost - Stanfordova fizičarka Eva Silverstein rekla je Quanti da se ta pretpostavka temelji na drugim pretpostavkama, a analiza je "vrlo upitna". Drugi ovaj dokument koriste kao priliku za potvrdu da njihove teorije doista mogu opisati svemir poput našeg.
Wreiss i drugi kritizirali su rad Wafa i njegove skupine, a njihova su mišljenja objavljena u časopisu Physical Review D. Rad Wreissa utvrdio je da neka navodna svojstva našeg vlastitog svemira, posebno ona povezana s Higgsovim bozonskim poljem, u osnovi proturječe nekim matematičke pretpostavke. Primjerice, prvotna pretpostavka bila je da je ponašanje fizičkog polja koje upravlja tamnom energijom izvedeno iz matematičke funkcije bez ikakvih uspona i padova, crte na grafu bez vrhova i padova. Vreiss je otkrio da prisustvo sile sile povezano s Higgsovim bozonom zahtijeva vrhunac u ovoj funkciji.
Ali Vreissovo djelo ne isključuje Wafinu ideju - Wafa je jednostavno rafinirao pretpostavku kako bi se ona bolje primijenila u svemiru u kojem živimo. Postoje i druga slična djela, a Wafa se slaže s pojašnjenjima.
Ono što je doista zanimljivo jest da ćemo uskoro moći saznati nudi li Wafa eksperimentalno testirano predviđanje teorije struna. To bi bila prva dokazana posljedica teorije struna. Neki bi eksperimenti mogli testirati mijenja li se tamna energija s vremenom ili ostaje konstantna, i mogu li to učiniti u narednih nekoliko godina.
Dakle, pomicanje paradigme nalazi se na horizontu? "Većina znanstvenika neće reći da je ova hipoteza istinita ili lažna", kaže Wreiss. Sam Wafa vjeruje da može, naravno, biti u krivu, a to također govori o važnosti teorije struna. "Ali ako je Wafa u pravu?", Kaže Vreiss. "To bi bilo najveće u teoriji struna napraviti mjerljivo predviđanje."
Ilya Khel