21 ноември 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Позволена ли е тъмна енергия в струнната теория?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 10 октомври 2018 в 11:1726830
Мисията на ESA Euclid трябва да доведе до нови прозрения по основните въпроси, свързани със струнната теория. Кредит: ESA / C. Carreau и CERN / J. Ellis, CC BY-SA 3.0

Едно ново предположение развълнува физиците.

В струнната теория може да измести парадигмата си. През юни екип теоретици от Харвард и Калтек публикуваха предположение, което звучеше революционно: теорията на струните се смята за фундаментално несъвместима с нашето сегашно разбиране за тъмната енергия - но само с тъмната енергия можем да обясним сегашното ускорено разширяване на Вселената.

Тим Вразе (Timm Wrase) от Виенския технологичен университет вече публикува своите резултати за последните новини.

Какво е странното на това предположение? То изглежда несъвместимо със съществуването на частиците на Хигс. Изчисленията на Вразе, които извършва заедно с теоретици от Колумбийския университет в Ню Йорк и Университета на Хайделберг, вече са публикувани в Physical Review D. В момента има разгорещени дискусии за струните и тъмната енергия. Вразе се надява, че това ще доведе до нови пробиви в тази насока на изследванията.

Теорията за всичко

Много надежди се възлагаха на струнната теория. Тя трябваше да обясни как гравитацията се свързва с квантовата физика и как може да разберем законите на природата, които описват целия физически свят, от най-малките частици до най-големите структури на космоса.

Често теорията на струните се обвинява, че осигурява само абстрактни математически резултати и прави твърде малко прогнози, които да бъдат проверени в експеримент. Сега обаче общността на привържениците на струнната теория по цял свят обсъжда въпрос, който е тясно свързан с космическите експерименти, измерващи разширяването на Вселената. През 2011 г. Нобеловата награда за физика бе присъдена за откритието, че Вселената не само непрекъснато се разширява, но и че това разширение всъщност се ускорява.

Това явление може да бъде обяснено само като се приеме допълнителната, неизвестна преди това тъмна енергия. Тази идея първоначално идва от Алберт Айнщайн, който я добавя като "космологична константа" в своята Обща теория на относителността. Наистина Айнщайн направи това, за да изгради една неразширяваща се вселена. Когато Хъбъл откри през 1929 г., че Вселената всъщност се разширява, Айнщайн описа тази модификация на своите уравнения като най-голямата грешка в живота си. Но с откриването на ускореното разширяване на космоса, космологичната константа е въведена отново като тъмна енергия в настоящия стандартен модел на космологията.

Тим Вразе (Timm Wrase) от Виенския технологичен университет. Снимка: Vienna University of Technology, TU Vienna

Като ябълка в купа

"Дълго време мислихме, че тази тъмна енергия може да бъде добре приспособена в струнната теория", разказва Тим Вразе от Института по теоретична физика към Виенския технологичен университет. Хипотезите на струнната теория предполагат, че има допълнителни, преди това неизвестни частици, които могат да бъдат описани като полета.

Тези полета имат състояние на минимална енергия - подобно на ябълка, лежаща в купа. Тя винаги ще лежи на дъното, най-ниската точка на купата, мястото където енергията ѝ ще бъде по-ниска и ако искаме да я изместим, ще трябва да приложим енергия. Но това не означава, че ябълката в най-ниската точка няма никаква енергия. Можем да поставим купата с ябълката на земята или отгоре на масата - там ябълката има повече енергия, но все още не може да се движи, защото все още е в състояние на минимална енергия в купата си.

"В струнната теория има полета, които биха могли да обяснят тъмната енергия по подобен начин - локално, те са в състояние на минимална енергия, но все пак тяхната енергия има стойност по-голяма от нула", обяснява Тим Вразе. "Така че тези полета ще осигурят т. нар. тъмна енергия, с която да обясним ускореното разширяване на Вселената".

Но Кумрун Вафа (Cumrun Vafa) от Уиверситета в Харвард, един от най-известните теоретици в света, публикува статия на 25 юни, която озадачи мнозина. Той предложи, че такива "полезни" полета с положителна енергия не са възможни в струнната теория.

Полето на Хигс - противоречие

Тим Вразе бързо осъзнава последиците от това твърдение: "Ако това е вярно, ускореното разширяване на Вселената, както си го представяхме досега, не е възможно", коментира физикът. "Ускореното разширение тогава би трябвало да бъде описано от поле с доста различни свойства, като наклонена равнина, върху която топката се спуска надолу и губи потенциална енергия". Но в този случай количеството тъмна енергия във Вселената ще се промени с времето и ускореното разширяване на Вселената може един ден да спре. Гравитацията би могла да издърпа цялата материя обратно и да събере всичко на етап, подобен на времето на Големия взрив.

Но Тим Вразе, който вече се занимаваше със сходни въпроси в докторската си работа, установи, че тази идея не може да бъде цялата истина. "Изводът на Кумрун Вафа, който забранява определени видове полета, би забранил и неща, за които вече знаем, че съществуват", обяснява той.

Вразе успя да покаже, че полето на Хигс също има свойства, които всъщност трябва да бъдат забранени от предположенията на Вафа, а полето на Хигс се счита за експериментално доказан факт. За неговото откритие бе връчена Нобеловата награда за физика през 2013 г. Вразе публикува своите резултати на сайта за предпечат на Arxiv, като бързо предизвика много дискусии в общността на теоретиците. Сега работата е прегледана и публикувана в списание Physical Review.

"Това противоречие е нещо добро за теорията на струните", коментира Тим Вразе. "Внезапно у много хора се появиха напълно нови идеи, за които никой не се досещаше преди". Вразе и неговият екип изследват кои полета са разрешени в струнната теория и в какви точки те нарушават предположенията на Вафа. "Може би това ще ни доведе до вълнуващи нови прозрения за природата на тъмната енергия и това ще бъде голям успех", заяви Тим Вразе.

Възникналите хипотези е възможно поне частично да се проверят експериментално. През следващите няколко години ускореното разширяване на Вселената ще се измери по-точно от всякога.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.