Harvard-fysiker Qumran Wafa er en af de stærkeste talsmænd for strengteori. Men denne sommer sprang andre strengteoretikere ud ved sit seneste forslag, som kunne diskreditere deres ideer baseret på den årti lange antagelse om, at mørk energi er konstant (konstant). Wafas arbejde indebærer, at betydningen af mørk energi ændrer sig. Fickle mørk energi er en konsekvens af Wafa og hans kollegers forsøg på at anvende strengteori på et univers som vores, hvor rumvakuumet i sig selv har en iboende energi.
Hvis hans hypotese (og selve strengsteorien) er sand, mørk energi, vil dette mystiske stof, der tegner sig for mere end 70% af universets samlede masse og energi, og som fremskynder dens ekspansion, være forandringens kraft. Men vedvarende mørk energi har længe fungeret som grundlag for mange ideer i strengteori - så det er paradoksalt, at det er ustabil mørk energi, der kan føre til teoriens succes.
Mørk energi og strengteori
”For første gang kunne vi lære noget fra strengteori, der kan måles,” siger videnskabsmand Timm Wreiss fra Institut for Teoretisk Fysik ved Wien Tekniske Universitet i Østrig. "Men jeg ved ikke, om dette rent faktisk vil ske eller ikke."
Lad os starte fra starten: vi lever i et univers, der ser ud til at følge reglerne. På de største skalaer følger store genstande reglerne om generel relativitet og interagerer med hinanden gennem tyngdekraften. I den mindste skala følger subatomære partikler reglerne i kvantemekanikken og kvantefeltteorien og interagerer gennem kraftfelter, der manifesterer sig som kraftbærende partikler. Men matematikken lægger sig ikke sammen, når du prøver at forklare generel relativitet som en enorm udvidelse af kvantefeltteorien. En større teori, strengteori, forsøger at kombinere generel relativitet med kvantemekanik, og i den er hver partikel repræsenteret af en lille streng, hvis vibrationer i et mere multidimensionelt rum koder for egenskaber, som forskerne observerer.
Teori er imidlertid ikke helt nøjagtig. Det er snarere et overordnet matematisk fundament, en ramme, hvorfra forskere kan udlede teorier om vores univers såvel som det store antal andre tilladte universer. Stringteoretikere håber, at vores univers er en af disse muligheder. Andre mener, at strengteori er grundlæggende forkert, men det er ikke poenget nu.
Stringsteorier skal forklare et univers som vores i alle aspekter for at blive betragtet som korrekte. Vores univers består tilsyneladende af 4% af stoffet (det stof, vi ser), 25% af mystisk mørkt stof, og resten, som det er vist ved observationer i 1988, falder på "mørk energi". Stringteoretikere har arbejdet under den antagelse, at styrken af mørk energi ikke ændrer sig, og deres teorier har udviklet sig. Men Wafa og hans medforfattere antydede i et papir i sommer at for at eksistere i henhold til strengteoriens regler skal vores univers have et mørkt energifelt, hvis værdi falder.
Salgsfremmende video:
Hvis værdien af mørk energi ændres, vil dette være vigtigt for dem, hvis teorier er afhængige af antagelsen om, at mørk energi er konstant.”Måske er vi nødt til at komme tilbage til det grundlæggende,” siger Wreiss. Det vil også ændre forståelsen for universets udvikling - både i fortiden og i fremtiden.
Wafas hypotese var oprindeligt ret stærk og førte til "enorm spænding", siger Wreiss. Det fungerede som en opfordring til handling for strengteoretikere, der mente rammen var truet. Nogle sagde straks, at det var noget tull - Stanford-fysiker Eva Silverstein fortalte Quanta, at antagelsen var baseret på andre antagelser, og analysen var "meget tvivlsom." Andre bruger dette dokument som en mulighed for at kontrollere, at deres teorier virkelig kan beskrive et univers som vores.
Wreiss og andre kritiserede Wafas og hans gruppes arbejde, og deres synspunkter blev offentliggjort i Physical Review D. Wreiss 'arbejde fandt, at nogle af de påståede egenskaber i vores eget univers, især dem, der er forbundet med Higgs boson-feltet, i modstrid med nogle matematiske antagelser. For eksempel var den oprindelige antagelse, at opførslen i det fysiske felt, der kører mørk energi, stammer fra en matematisk funktion uden højder og uden lav, en linje på en graf uden toppe eller lavt. Vreiss fandt, at tilstedeværelsen af et kraftfelt tilknyttet Higgs-bosen kræver en top i denne funktion.
Men Vreiss 'arbejde udelukker ikke Wafas idé - Wafa raffinerede simpelthen antagelsen, så den ville blive bedre anvendt på det univers, vi lever i. Der er andre lignende værker, og Wafa er enig i præciseringerne.
Det, der virkelig er interessant, er, at vi snart kan finde ud af, om Wafas arbejde tilbyder en eksperimentelt testet forudsigelse af strengteori. Dette ville være den første beviselige konsekvens af strengteori. Nogle eksperimenter kunne teste, om mørk energi ændrer sig over tid eller forbliver konstant, og kan gøre det i løbet af de næste par år.
Så er et paradigmeskifte truende i horisonten?”De fleste forskere vil ikke sige, at denne hypotese er sand eller falsk,” siger Wreiss. Wafa selv mener, at han selvfølgelig kan være forkert, og dette taler også om vigtigheden af strengteori.”Men hvis Wafa har ret?” Siger Vreiss. "Det ville være den største ting i strengteori at gøre en målbar forudsigelse."
Ilya Khel