Головна Новини

Фізики зробили значний крок уперед у перевірці теорії струн

Вчені розробляють інноваційний математичний підхід для підтвердження існування структури, що пояснює всю фізичну реальність.

Теорія струн, концептуалізована понад 50 років тому як основа для пояснення утворення матерії, залишається невловною як «доказове» явище. Але група фізиків тепер зробила значний крок уперед у перевірці теорії струн, використовуючи інноваційний математичний метод, який свідчить про її «неминучість».

Теорія струн постулює, що основні будівельні блоки природи — це не частинки, а, скоріш, одномірні вібраційні струни, які рухаються різними частотами, визначаючи тип частки, що виникає — подібно до того, як вібрації струнних інструментів створюють масив музичних нот.

У своїй роботі, опублікованій у журналі Physical Review Letters, дослідники з Нью-Йоркського університету та Каліфорнійського технологічного інституту порушили таке запитання: «Яке математичне питання є єдиною відповіддю на теорію струн?» Такий підхід до розуміння фізики відомий як «завантажування» (bootstrap), що нагадує приказку про «підтягування себе за шнурки» — одержання результатів без додаткової допомоги або, у цьому разі, без вхідних даних.

Завантажування раніше дозволив фізикам зрозуміти, чому загальна теорія відносності та різні теорії частинок — наприклад, взаємодії глюонів усередині протонів — математично неминучі: вони є єдиними узгодженими математичними структурами за певних умов.

Однак на те саме питання раніше не було відповіді для теорії струн: які критерії однозначно визначають її, математично вибираючи її з багатьох можливих теорій?

У статті Physical Review Letters вчені виявили спосіб завантажування цих амплітуд струн, зокрема, побудувавши їх за допомогою створення математичних формул. Реалізуючи спеціальні математичні умови у своїх формулах для амплітуд розсіювання — які описують, як частинки взаємодіють і зрештою утворюються, група виявила, що амплітуди теорії струн виявилися єдиною узгодженою відповіддю.

"Ця стаття вперше дає відповідь на питання теорії струн", — говорить Грант Реммен, науковий співробітник Джеймса Артура в Центрі космології та фізики елементарних частинок Нью-Йоркського університету та один з авторів статті. "Тепер, коли математичні умови відомі, це наближає нас на крок до розуміння того, якщо і чому теорія струн повинна описувати наш всесвіт".

Автори статті, серед яких також були Кліффорд Чунг, професор теоретичної фізики в Калтеху, і Аарон Хіллман, науковий співробітник Калтеха, додають, що цей підхід може бути корисним для кращого розуміння квантової гравітації — він прагне примирити теорію відносності Ейнштейна, яка пояснює великомасштабну гравітацію за допомогою квантової механіки, яка описує активність частинок у найменших масштабах.

«Цей підхід відкриває нову сферу досліджень в аналізі унікальності амплітуд струн», — пояснює Реммен. «Розробка інструментів, викладених у нашому дослідженні, може бути використана для вивчення деформацій теорії струн, що дозволяє нам скласти карту простору можливостей для квантової гравітації».

Автор: Джеймс Девітт
putin-khuylo
Вакцинуйся!
ОСТАННІ КОМЕНТАРІ