Harvard-fysiker Qumran Wafa er en av de sterkeste talsmennene for strengteori. Men i sommer surret andre strengteoretikere ut ved det siste forslaget hans, noe som kan diskreditere ideene deres basert på den tiår lange antakelsen om at mørk energi er konstant (konstant). Wafas arbeid innebærer at betydningen av mørk energi er i endring. Fickle dark energy er en konsekvens av Wafa og hans samarbeidspartners forsøk på å anvende strengteori på et univers som vårt, der rommet i vakuumet har en del iboende energi.
Hvis hans hypotese (og selve strengsteorien) er sann, mørk energi, vil dette mystiske stoffet, som utgjør mer enn 70% av universets totale masse og energi og som akselererer ekspansjonen, være forandringens kraft. Men vedvarende mørk energi har lenge fungert som grunnlag for mange ideer i strengteori - så det er paradoksalt at det er ustø mørk energi som kan føre til teoriens suksess.
Mørk energi og strengteori
"For første gang kunne vi lære noe fra strengteori som kan måles," sier forsker Timm Wreiss ved Institutt for teoretisk fysikk ved Wien teknologiske universitet i Østerrike. "Men jeg vet ikke om dette faktisk vil skje eller ikke."
La oss starte fra begynnelsen: vi lever i et univers som ser ut til å følge reglene. På de største skalaene følger store gjenstander reglene om generell relativitet, og samhandler med hverandre gjennom tyngdekraften. I minste skala følger subatomiske partikler reglene for kvantemekanikk og kvantefeltteori, og samhandler gjennom kraftfelt som manifesterer seg som kraftbærende partikler. Men matematikken legger ikke opp når du prøver å forklare generell relativitet som en enorm utvidelse av kvantefeltteorien. En større teori, strengteori, prøver å kombinere generell relativitet med kvantemekanikk, og i den er hver partikkel representert av en bitteliten streng, hvor vibrasjonene i et mer flerdimensjonalt rom koder for egenskapene forskerne observerer.
Teori er imidlertid ikke helt nøyaktig. Snarere er det et overordnet matematisk fundament, et rammeverk som forskere kan utlede teorier om vårt univers, så vel som det store antallet andre tillatte universer. Strengteoretikere håper universet vårt er en av disse mulighetene. Andre mener at strengteori er grunnleggende feil, men det er ikke poenget nå.
Stringteorier må forklare et univers som vårt i alle aspekter for å bli ansett som riktig. Universet vårt, tilsynelatende, består av 4% av materien (stoffet som vi ser), 25% av mystisk mørk materie, og resten, som vist ved observasjoner i 1988, faller på "mørk energi." Strengteoretikere har arbeidet under antagelsen om at styrken til mørk energi ikke endres, og deres teorier har utviklet seg. Men Wafa og hans medforfattere antydet i en artikkel i sommer at for å eksistere i henhold til reglene for strengteori, må universet vårt ha et mørkt energifelt hvis verdi synker.
Salgsfremmende video:
Hvis verdien av mørk energi endres, vil dette være viktig for dem hvis teorier er avhengige av antagelsen om at mørk energi er konstant. "Kanskje vi trenger å komme tilbake til det grunnleggende," sier Wreiss. Det vil også endre forståelsen av universets utvikling - både i fortiden og i fremtiden.
Wafas hypotese var opprinnelig ganske kraftig og førte til "enorm spenning," sier Wreiss. Det fungerte som en oppfordring til handling for strengteoretikere som mente rammen var truet. Noen sa umiddelbart at det var tull - Stanford-fysiker Eva Silverstein fortalte Quanta at antakelsen var basert på andre forutsetninger, og analysen var "svært tvilsom." Andre bruker dette dokumentet som en mulighet til å bekrefte at teoriene deres virkelig kan beskrive et univers som vårt.
Wreiss og andre kritiserte arbeidet til Wafa og hans gruppe, og deres meninger ble publisert i Physical Review D. Wreiss arbeid slo fast at noen av de påståtte egenskapene til vårt eget univers, særlig de som er knyttet til feltet til Higgs boson, motsier i det vesentlige noen matematiske forutsetninger. For eksempel var den opprinnelige antakelsen om at oppførselen til det fysiske feltet som driver mørk energi er avledet fra en matematisk funksjon uten høydepunkter og ingen nedgang, en linje på en graf uten topper eller lave. Vreiss fant at tilstedeværelsen av et kraftfelt tilknyttet Higgs boson krever en topp i denne funksjonen.
Men Vreiss arbeid utelukker ikke Wafas idé - Wafa forenklet ganske enkelt antagelsen slik at den ville bli bedre anvendt på universet vi lever i. Det er andre lignende arbeider, og Wafa er enig i avklaringene.
Det som virkelig er interessant, er at vi snart kan finne ut om Wafas arbeid tilbyr en eksperimentelt testet prediksjon av strengteori. Dette ville være den første beviselige konsekvensen av strengteori. Noen eksperimenter kan teste om mørk energi endrer seg over tid eller forblir konstant, og kan gjøre det de neste årene.
Så er et paradigmeskifte truende i horisonten? "De fleste forskere vil ikke si at denne hypotesen er sann eller usann," sier Wreiss. Wafa selv mener at han selvfølgelig kan ta feil, og dette snakker også om viktigheten av strengteori. “Men hvis Wafa har rett?” Sier Vreiss. "Det ville være det største i strengteori å lage en målbar forutsigelse."
Ilya Khel
