Ya size evrenimizin yüzlerce neredeyse görünmez parçacıkla dolu olduğunu ve uzun zaman önce bu parçacıkların evreni kapsayan dizelerden oluşan bir ağ oluşturduğunu söyleseydim?
Hem trippy hem de müthiş geliyor, ama aslında her şey teorisine yönelik en iyi (ama sinir bozucu olarak eksik) girişimlerimiz bir dizi teorisinin bir tahminidir. Bu tuhaf, varsayımsal olsa da, küçük parçacıklar akslar olarak bilinir ve eğer bulunabilirlerse, bu hepimizin geniş bir "aksiverse" de yaşadığımız anlamına gelir.
Bu teorinin en iyi yanı, test etme imkanı olmayan sadece bazı fizikçilerin koltuk hipotezleri olmamasıdır. Bu anlaşılmaz derecede büyük teller ağı, gerçekte inşa edilen mikrodalga teleskoplarla yakın gelecekte tespit edilebilir.
Eğer bulunursa, axiverse bize… tüm fizik bilmecesini bulmamızda büyük bir adım atacaktır.
Yaylı senfoni senfonisi
Tamam, işe gidelim. İlk olarak, aksımı biraz daha iyi tanımamız gerekiyor. 1978'de fizikçi (ve daha sonra Nobel ödüllü) Frank Wilczek tarafından adlandırılan aksan, adını belirli bir simetri kırılmasından var olduğu varsayıldığı için adını alır. Biliyorum, biliyorum - daha fazla jargon. Tut. Fizikçiler simetrileri sever - matematikte belirli desenler ortaya çıktığında.
CP simetrisi adı verilen bir tür simetri vardır, bu madde ve antimadde koordinatları ters çevrildiğinde aynı davranmalıdır. Fakat bu simetri doğal olarak güçlü nükleer kuvvet teorisine uymuyor gibi görünüyor. Bu bulmacanın bir çözümü, evrendeki bu yanlış davranışı "düzelten" başka bir simetri sunmaktır. Ancak, bu yeni simetri sadece çok yüksek enerjilerde ortaya çıkar. Günlük düşük enerjilerde, bu simetri kaybolur ve bunu hesaba katar ve dışarıya yeni bir parçacık - aksı çıkarır.
Şimdi, doğanın tüm güçlerini, özellikle yer çekimini tek bir teorik çerçevede birleştirmek için girişimimiz olan (ve 50 yıldır tek ana girişimimiz olan) sicim teorisine dönmemiz gerekiyor. Çeşitli faktörlerden dolayı çözülmesi için özellikle dikenli bir sorun olduğu kanıtlanmıştır, en azı değil, sicim teorisinin çalışması için (başka bir deyişle, matematiğin çalışma umuduna bile sahip olması), evrenin uzayın olağan üç boyutundan daha fazlasına ve zamanın birine sahip olması gerekir; ekstra uzamsal boyutlar olmalı.
Bu uzamsal boyutlar elbette çıplak gözle görülemez; aksi halde böyle bir şeyi fark ederdik. Bu yüzden, ekstra boyutlar teensy-minik olmalı ve o kadar küçük ölçeklerde kendilerine kıvrılmalı, onları tespit etmek için normal çabalardan kaçınmalıdırlar.
Bunu zorlaştıran şey, bu ekstra boyutların kendileri üzerinde nasıl kıvrıldığından tam olarak emin olamıyoruz ve bunu yapmak için yaklaşık 10 ^ 200 olası yol var.
Ancak bu boyutsal düzenlemelerin ortak olarak göründüğü şey, sicim teorisinde, kıvrılmış boyutların bazılarının etrafına sarılıp sıkışan parçacıkların olduğu eksenlerin varlığıdır.
Dahası, sicim teorisi sadece bir aksı değil, güçlü nükleer gücün teorik tahminlerinde ortaya çıkabilen aksı da içeren çeşitli kütlelerde potansiyel olarak yüzlerce farklı türü öngörür.
Aptal dizeler
Yani, her çeşit kitleye sahip çok sayıda yeni parçacık var. Harika! Eksenler, gökadalara kütlelerinin çoğunu vermekle sorumlu gibi görünen, ancak sıradan teleskoplar tarafından tespit edilemeyen karanlık madde oluşturabilir mi? Belki; bu açık bir soru. Ancak karanlık madde gibi aksyonlar bazı zorlu gözlemsel testlerle yüzleşmek zorundadır, bu nedenle bazı araştırmacılar bunun yerine aksil ailelerinin daha hafif ucuna odaklanarak onları bulma yollarını keşfederler.
Ve bu araştırmacılar, erken evrendeki bu tüy siklet eksenlerinin öngörülen davranışlarını araştırmaya başladığında, gerçekten dikkate değer bir şey buluyorlar. Evrenimizin tarihinin ilk anlarında evren, tüm karakterini egzotik, yüksek enerjili durumlardan düzenli düşük enerjili durumlara dönüştüren faz geçişlerinden geçti.
Bu evre geçişlerinden birinde (evren ikinci bir yaşın altındayken gerçekleşti), sicim teorisinin eksenleri parçacıklar olarak görünmedi. Bunun yerine, döngülere ve çizgilere benziyorlardı - kozmosu çaprazlayan hafif, neredeyse görünmez teller ağı.
Çeşitli hafif aks dizgileri ile dolu bu varsayımsal axiverse, başka fizik teorisi değil, dizgi teorisi ile tahmin edilir. Yani, bir axiverse'de yaşadığımızı belirlersek, sicim teorisi için büyük bir nimet olurdu.
Işıkta bir değişim
Bu aks dizelerini nasıl arayabiliriz? Modeller, eksen dizelerinin çok düşük kütleye sahip olduğunu tahmin eder, bu nedenle ışık bir eksen ve bükülmeye çarpmaz veya eksenler diğer parçacıklarla karışmaz. Şu anda Samanyolu'nda yüzen milyonlarca aksa ipi olabilirdi ve onları göremeyiz.
Ancak evren eski ve büyüktür ve bunu kendi yararımıza kullanabiliriz, özellikle de evrenin de arkadan aydınlatmalı olduğunu fark ettikten sonra.
Kozmik mikrodalga arka planı (CMB), evrendeki en eski ışıktır, sadece bir bebekken yayılır - yaklaşık 380.000 yaşında. Bu ışık, tüm bu milyarlarca yıldır evreni ıslattı ve nihayet mikrodalga teleskoplarımız gibi bir şeye çarpana kadar kozmosa filtre etti.
SPK'ya baktığımızda, milyarlarca ışık yılı değerinde evrende görüyoruz. Sanki bir dizi örümcek ağı boyunca bir el fenerinin parıltısına bakmak gibi: Eğer kozmosun içinden geçen bir aks dizisi ağı varsa, onları potansiyel olarak tespit edebiliriz.
5 Aralık'taki arXiv veritabanında yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada, üç araştırmacı, bir axiverse'nin SPK ışığı üzerindeki etkisini hesapladı. Biraz ışığın belirli bir eksen telinin yanından nasıl geçtiğine bağlı olarak, o ışığın polarizasyonunun değişebileceğini buldular. Çünkü CMB ışığı (ve tüm ışık) elektrik ve manyetik alan dalgalarından oluşur ve ışığın polarizasyonu bize elektrik alanlarının nasıl yönlendirildiğini söyler - CMB ışığı bir eksenle karşılaştığında değişen bir şey. Sinyali özel filtrelerden geçirerek CMB ışığının polarizasyonunu ölçebilir ve bu etkiyi seçmemize izin verebiliriz.
Araştırmacılar, dizelerle dolu bir evrenden gelen SPK üzerindeki toplam etkinin, polarizasyonda yaklaşık% 1'e doğru bir kayma getirdiğini buldular, bu da bugün tespit edebileceğimiz şeyin eşiğinde. Ancak Kozmik Kökenler Explorer, kozmik arkaplan Radyasyon Tespiti (LiteBIRD) ve Primordial Enflasyon Kaşif (PIXIE) B modu polarizasyonu ve Enflasyon çalışmaları için gelecekteki CMB haritacıları şu anda tasarlanıyor. Bu fütüristik teleskoplar bir axiverse'yi koklayabilir. Ve bu haritacılar çevrimiçi olduktan sonra, ya bir axiverse'de yaşadığımızı bulacağız ya da sicim teorisinin bu özel tahminini göz ardı edeceğiz.
Her iki durumda da, çözülecek çok şey var.
Paul M. Sutter astrofizikçiOhio Eyalet Üniversitesi, birşeyin sahibiBir Uzay Adamına Sorun veUzay Radyove yazarıEvrendeki Yeriniz.
