İp teorisinde, küçük ip parçacıkları geleneksel atomaltı parçacıkların yerini alır.
Paul M. Sutter SUNY Stony Brook ve Flatiron Enstitüsü'nün astrofizikçisi, Bir Uzay Adamına Sorun ve Uzay Radyove yazar "Evrendeki Yeriniz."Sutter bu makaleye katkıda bulundu Space.com'un Uzman Sesleri: Op-Ed & Insights.
İp teorisi, her şeyin gerçek bir teorisi olmayı, evrende ve parçacık çarpıştırıcılarımızda, yerçekiminin davranış biçiminden her ne olursa olsun gördüğümüz tüm çeşitliliği ve zenginliği açıklayan tek bir birleştirici çerçeve olmayı umuyor. karanlık enerji elektronların neden kütlelere sahip olduklarıdır. Ve bu, potansiyel olarak güçlü bir fikir olsa da, kilidi açılırsa, fiziksel dünya hakkındaki anlayışımızı tamamen kökten değiştirecek olsa da, doğrudan test edilmemiştir.
Bununla birlikte, bazı temel unsurları ve potansiyel sonuçlarını araştırmanın yolları vardır. sicim teorisi. Bu testler sicim teorisini doğrudan şu ya da bu şekilde kanıtlamazken, davanın desteklenmesine yardımcı olurlar. Hadi keşfedelim.
Rahatsız edici bir sorun
İlk olarak, sicim teorisinin test edilmesinin neden bu kadar zor olduğunu incelemeliyiz. Bunun iki nedeni var.
Sicim teorisinin telleri muazzam derecede küçüktür ve Planck ölçeğinin etrafında bir yerde, 10-34 metre çapında çıplak olduğu düşünülmektedir. Bu, en hassas enstrümanlarımızla bile araştırmayı umabileceğimiz her şeyden çok daha küçük. Teller aslında o kadar küçük ki, bize elektronlar, fotonlar ve nötronlar gibi nokta benzeri parçacıklar gibi görünüyorlar. Doğrudan bir dizgeye asla bakamayız.
Bu küçüklükle ilgili olarak, sicim teorisinin gerçekten önemli olduğu rejimleri incelemek için gereken enerji ölçeğidir. Bugün itibariyle, doğanın dört kuvveti. Bir yandan, elektromanyetizmanın ve iki nükleer kuvvetin mikroskopik bir tanımını sağlayan kuantum alan teorisi tekniklerine sahibiz. Ve diğer yandan Genel görelilikyerçekimini uzay-zamanın bükülmesi ve bükülmesi olarak anlamamızı sağlar.
Doğrudan inceleyebileceğimiz tüm durumlar için birini veya diğerini kullanmak gayet iyi. Tel teorisi sadece dört kuvveti tek bir tanımla birleştirmeye çalıştığımızda devreye giriyor, ki bu sadece en yüksek enerji ölçeklerinde gerçekten önemli.
Ancak, kuantum yerçekiminin enerjilerini doğrudan araştırmak için bir parçacık çarpıştırıcısı tasarlasak bile, dize teorisini test edemedik, çünkü henüz dize teorisi tam değildir. Var değil. Sadece gerçek teoriye yaklaşmayı umduğumuz yaklaşımlarımız var, ama ne kadar doğru (ya da yanlış) olduğumuz hakkında hiçbir fikrimiz yok. Dolayısıyla, sicim teorisi varsayımsal deneylerle karşılaştırabileceğimiz tahminler yapmakla bile kalmaz.
Kozmik blues
Her ne kadar 13.8 milyar yıl önce, tüm evrenimiz temel güçlerin bir kazanıydı, parçacık çarpıştırıcılarımızda gerekli olan teller dünyasına gerçekten derinlemesine bakmak için gereken enerjilere ulaşamasak da. Belki de tarihine bakarak, büyük patlama.
Yaylı teorisyenler tarafından ortaya konan bir öneri, başka bir tür teorik yaylıdır: kozmik yay. Kozmik sicimler, uzay-zamandaki evreni kapsayan kusurlardır, Big Bang'in en erken anlarından arta kalırlar ve bu çağların fiziğinin oldukça genel bir tahminidir. Evren.
Fakat kozmik sicimler "mikroskobik" bir kelimenin çok büyük olduğu, ancak evrenin aralıksız genişlemesi ile gerilmiş ve çekilmiş olan, sicim teorisinden süper duper-gerilmiş dizeler de olabilir. Bu yüzden, kozmosta dışarıda yüzen bir kozmik dize bulursak, onu dikkatlice inceleyebilir ve gerçekten dize teorisi tarafından tahmin edilen bir şey olup olmadığını kontrol edebiliriz.
Bugüne kadar, evrenimizde kozmik dizeler bulunmadı.
Yine de arama devam ediyor. Kozmik bir dize bulursak, sicim teorisini mutlaka doğrulamak zorunda olmazdı - sicim teorisi tahminini uzay-zaman-çatlak versiyonundan ayırmak için hem teorik hem de gözlemsel olarak yapılması gereken çok daha fazla iş olurdu.
Süpersimetri değil
Yine de, bazı ilginç ipuçları alabiliriz ve bu ipuçlarından biri süpersimetri. Süpersimetri, tüm fermiyonları (elektron ve kuarklar gibi gerçekliğin yapı taşları) bozonlarla (gluon ve foton gibi kuvvetlerin taşıyıcıları) tek bir çerçeve altında birbirine bağlayan varsayılmış bir doğa simetrisidir.
Süpersimetri makineleri ilk önce ip teorisyenleri tarafından çalışıldı, ancak tüm yüksek enerjili fizikçilerin potansiyel olarak bazı problemleri çözmesi için ilginç bir yol olarak ateşe verildi. Standart Model ve yeni fizik için tahminlerde bulunmak. İp teorisi içinde süpersimetri, dizelerin sadece doğanın kuvvetlerini değil, yapı taşlarını da tanımlamasına izin verir ve bu teoriye her şeyin teorisi olma gücünü verir.
Süpersimetri için kanıt bulursak, sicim teorisini kanıtlamazdı, ama büyük bir adım taşı olurdu.
Süpersimetri için herhangi bir kanıt bulamadık.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) teorik olarak tahmin edilen yeni parçacıklar arayarak süpersimetriyi veya süpersimetrinin en basit ve en kolay ulaşılabilir versiyonlarından en azından bazılarını keşfetmek için açıkça tasarlanmıştır. LHC, en basit süpersimetri fikirlerini tamamen haritadan silerek, yeni bir süpersimetrik parçacık kokusu olmadan tamamen boşaldı.
Ve bu olumsuz sonuç sicim teorisini göz ardı etmese de, çok da harika görünmesini sağlamaz.
Bir gün sicim teorisinin temelini veya yan tahminlerini bile kanıtlayacak mıyız? Söylemek imkansız. Süpersimetri üzerine pek çok umut sabitlendi, bu şimdiye kadar teslim edilemedi ve süpersimetri üzerinde daha fazla zorlamaya çalışmak için daha da büyük çarpıştırıcılar oluşturmaya değip değmeyeceğine veya sadece vazgeçip başka bir şey denememiz gerekip gerekmediğine dair sorular devam ediyor.
- Evrenin nasıl daha fazla boyuta sahip olabileceği
- Antarktika'dan gelen gizemli parçacıklar fiziğe meydan okuyor
- Büyük Patlama: Evrenimizin doğumunda gerçekte ne oldu?
Bölümü dinleyerek daha fazla bilgi edinin "String Teorisi buna değer mi? (Bölüm 6: Muhtemelen Bunu Test Etmeliyiz)" Ask A Spaceman podcast'inde iTunes ve Web üzerindehttp://www.askaspaceman.com. 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., @bblanchard, Aurie, Christopher M., @ unplugged_wire, Giacomo S., Gully F. bu parçaya yol açan sorular için! #AskASpaceman kullanarak veya Paul'ü takip ederek Twitter'da kendi sorunuzu sorun @PaulMattSutter ve facebook.com/PaulMattSutter.
