Открио је квадрилионске начине за стварање нашег универзума у ​​теорији струна

Физичари који су лутали по теорији "пејзажа"струне - простори милијарди и милијарде математичких решења за теорију у којој свако решење обезбеђује једнаџбе које физичари покушавају да опишу стварност - наишли су на подскуп таквих једначина које укључују онолико честица материје колико их има у нашем Универзуму. Међутим, ово је огромна подгрупа: постоји барем квадрилион таквих рјешења. Ово је највеће откриће у историји теорије струна.

Теорија струна

Према теорији струна, све честице ифундаменталне силе настају у процесу вибрација ситних жица. За математичку конзистентност, ове жице вибрирају у 10-димензионалном простор-времену. И за доследност са нашим уобичајеним свакодневним искуством постојања у Универзуму, са три просторне и једне временске димензије, додатних шест димензија су "збијене", тако да се не могу открити.

Различите компактификације доводе до различитих рјешења. У теорији струна, “решење” подразумева вакуум простор-времена, којим управља Еинстеинова теорија гравитације у комбинацији са квантном теоријом поља. Свако решење описује јединствени универзум, са својим сопственим скупом честица, основних сила и других карактеристика које дефинишу.

Неки теоретичари су се концентрисалинастојања да се покушају пронаћи начини да се теорија струна повеже са својствима нашег добро познатог универзума - посебно Стандардног модела физике честица, који описује све познате честице и силе осим гравитације.

Већина ових напора се односи на верзијутеорија струна у којој низи слабо комуницирају. Међутим, током протеклих двадесет година, нова грана теорије струна, названа Ф-теорија, омогућила је физичарима да раде са снажно међусобно повезаним или снажно повезаним низовима.

"Интересантни резултати су да када је веза велика, можемо почети да описујемо теорију веома геометријски", каже Мирјам Тсветик са Универзитета у Пенсилванији у Филаделфији.

То значи да теоретичари гудача могукористити алгебарску геометрију - која користи алгебарске методе за рјешавање геометријских проблема - анализирати различите методе компактификације додатних димензија у Ф-теорији и тражити рјешења. Математичари самостално проучавају неке геометријске облике који се појављују у Ф-теорији. „Они нам, физичарима, пружају опсежне алате“, каже Линг Лин, такође са Универзитета у Пенсилванији. "Геометрија је заправо веома важна, то је" језик "који Ф-теорију чини моћном структуром."

Квадрилиони универзума

И тако, Цвет, Лин, Џејмс ХалверсонУниверзитет Нортхеастерн у Бостону користио је ове методе да идентификује класу решења са вибрационим низовима који воде до истог спектра фермиона (или честица материје) као што је описано у Стандардном моделу - укључујући особину по којој фермиони долазе у три генерације (на пример, електрон , муон и тау су три генерације истог типа фермиона).

Ф-теоријска решења која су открили Цвет и онаколеге такође укључују честице које показују хиралност (без симетрије у односу на десну и леву страну) стандардног модела. У терминологији физике честица, ова решења репродукују тачан "хирални спектар" честица Стандардног модела. На пример, кваркови и лептони у овим решењима имају леву и десну верзију, као у нашем Универзуму.

Нови рад показује да постојибарем квадрилијунским решењима у којима честице имају исти хирални спектар као у стандардном моделу, што је за 10 редова више решења него што је до сада пронађено у теорији струна. “Ово је далеко највећа подкласа Стандардних решења”, каже Тсветик. "Оно што је изненађујуће и пријатно је то што је све у режиму чврсто повезане теорије струна, где нам геометрија помаже."

Квадрилион је изузетно велики број, иакои много мањи од броја решења у Ф-теорији (која је, према недавним прорачунима, реда 10272000). А пошто је ово изузетно велики број који производи нешто небитно и истинито у физици честица реалног света, биће проучаван са свом строгошћу и озбиљношћу, каже Халверсон.

Даља студија ће укључитиидентификовање јачих веза са физиком стварних елемената. Истраживачи морају одредити везе или интеракције између честица у Ф-теоријским решењима, што опет зависи од геометријских детаља компактификације додатних димензија.

Могуће је да у квадрилионском просторуодлуке ће бити неке одлуке које воде ка пропадању протона у предвидљивој временској скали. Ово би очигледно било у супротности са стварним светом, пошто експерименти нису открили никакве знаке пропадања протона. Или, физичари могу тражити рјешења која имплементирају спектар честица Стандардног модела који чувају математичку симетрију (Р-паритет). Ова симетрија забрањује одређене процесе распадања протона и била би веома атрактивна са становишта физике елементарних честица, али је одсутна у савременим моделима.

Осим тога, овај рад претпоставља постојањесуперсиметрије - тј. све стандардне честице имају партнерске честице. Теорија струна потребује ову симетрију да би обезбедила математичку конзистентност решења.

Али како би било која теорија суперсиметријеодговарао посматраном свемиру, симетрија би требала бити сломљена (баш као што уградња прибора за јело и стакла на лијевој или десној страни одједном прекида симетрију постављања стола). У супротном, партнерске честице ће имати исту масу као и честице стандардног модела - и то дефинитивно није случај, јер у нашим експериментима нисмо видели сличне партнерове партнере.

Мислите ли да ће у нашој теорији струна бити правог решења за наш Универзум или ће физика губити време? Реците нам у нашем цхату у Телеграму.