Hi-Tech

Между струнными теоретиками разгорелся спор: что, если темная энергия не постоянна?

Но этим летом другие теоретики струн набросились на его последнее предложение, которое может дискредитировать их идеи, основанные на десятилетнем предположении, что темная энергия постоянна (константа). Гарвардский физик Кумран Вафа — один из сильнейших сторонников теории струн. Непостоянная темная энергия — это следствие попытки Вафы и его сотрудников применить теорию струн к Вселенной, подобной нашей, где сам вакуум пространства имеет некоторую присущую ему энергию. Работа Вафы подразумевает, что значение темной энергии меняется.

Но постоянная темная энергия долгое время служила основой для многих идей теории струн — поэтому парадоксально, что именно непостоянная темная энергия может привести к успеху теории. Если его гипотеза (и сама теория струн) истинна, темная энергия, эта загадочная субстанция, на которую приходится больше 70% общей массы и энергии Вселенной и которая ускоряет ее расширение, будет силой изменений.

Темная энергия и теория струн

«Но я не знаю, случится это на самом деле или нет». «Впервые мы могли бы извлечь что-то из теории струн, что можно измерить», говорит ученый Тимм Врейс из Института теоретической физики Венского технологического университета в Австрии.

На самых больших масштабах большие объекты следуют правилам общей теории относительности, взаимодействуя между собой посредством силы гравитации. Давайте начнем с самого начала: мы живем во Вселенной, которая, похоже, соблюдает правила. Но математика не сходится, когда вы пытаетесь объяснить ОТО как огромное расширение квантовой теории поля. В мельчайших масштабах субатомные частицы следуют правилам квантовой механики и квантовой теории поля, взаимодействуя посредством силовых полей, которые проявляют себя как частицы-переносчики силы. Более грандиозная теория — теория струн — пытается объединить ОТО с квантовой механикой, и в ней каждая частица представлена крошечной струной, вибрации которой в более многомерном пространстве кодируют свойства, которые наблюдают ученые.

Это, скорее, всеобъемлющая математическая основа, фреймворк, из которого ученые могут извлекать теории о нашей Вселенной, а также об огромном количестве других разрешенных вселенных. Впрочем, теория — это не совсем точно. Другие считают, что теория струн в корне неверная, но сейчас не об этом. Теоретики струн надеются, что наша Вселенная входит в число этих возможностей.

Наша вселенная, судя по всему, состоит на 4% из материи (вещества, которое мы видим), на 25% из загадочной темной материи, а остальное, как показали наблюдения 1988 года, приходится на «темную энергию». Теории струн должны объяснять вселенную вроде нашей во всех аспектах, чтобы их можно было считать правильными. Но Вафа и его соавторы предположили в работе этим летом, что для того, чтобы существовать по правилам теории струн, наша Вселенная должна иметь поле темной энергии, значение которого уменьшается. Струнные теоретики работали, исходя из предположения, что сила темной энергии не меняется, и их теории эволюционировали.

«Меняется темная энергия или нет — это важно», говорит Вафа.

«Возможно, нам нужно вернуться к основа», говорит Врейс. Если значение темной энергии меняется, это будет важно для тех, теории которых опираются на предположение о том, что темная энергия постоянна. Также это изменило бы представление об эволюции Вселенной — как в прошлом, так и в будущем.

Она выступила в качестве призыва к действию для теоретиков струн, которые посчитали, что фреймворк оказался под угрозой. Гипотеза Вафы изначально была довольно мощной и привела к «огромному волнению», говорит Врейс. Другие используют этот документ как возможность убедиться, что их теории действительно могут описывать Вселенную, подобную нашей. Некоторые сразу сказали, что это чушь — физик из Стэнфорда Ева Сильверстайн рассказала Quanta, что допущение было основано на других допущениях, а анализ был «весьма сомнительный».

Работа Врейса установила, что некоторые предполагаемые свойства нашей собственной вселенной, в частности те, которые связывают с полем бозона Хиггса, противоречат по существу некоторым математическим допущениям. Врейс и другие с критикой обратились к работе Вафы и его группы, и их мнения были опубликованы в Physical Review D. Врейс обнаружил, что наличие силового поля, связанного с бозоном Хиггса, требует пика в этой функции. К примеру, изначальное допущение гласило, что поведение физического поля, управляющего темной энергией, извлекается из математической функции без максимумов и минимумов, линия на графике без пиков и впадин.

Существуют и другие подобные работы, и Вафа согласен с уточнениями. Но работа Врейса не исключает идею Вафы — Вафа просто уточнил допущение, чтобы оно было лучше применимо к вселенной, в которой мы живем.

Это было бы первое доказуемое следствие из теории струн. Что на самом деле интересно, так это то, что мы можем вскоре узнать, предлагает ли работа Вафы проверяемое в ходе эксперимента предсказание теории струн. Некоторые эксперименты могли бы проверить, меняется ли темная энергия со временем или остается постоянной, и, возможно, сделают это в течение нескольких следующих лет.

«Большинство ученых не станет говорить, что эта гипотеза верна или неверна», говорит Врейс. Так что, на горизонте маячит сдвиг парадигмы? «Но если Вафа прав?», говорит Врейс. Сам Вафа считает, что он, конечно, может ошибаться, и это также говорит о важности теории струн. «Это было бы самым большим событием в теории струн — сделать измеримый прогноз».

Расскажите в нашем чате в Телеграме. Как думаете, измерим?

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть