قرار دادن نظریه ریسمان به آزمون

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده کتاب “جای خود را در جهان.” ساتر کمک این مقاله به Space.com’s کارشناس صدای: Op-Ed & بینش.

نظریه ریسمان امید به یک لفظ تئوری همه چیز یک چارچوب وحدت است که توضیح می دهد که همه تنوع و غنای است که ما در کیهان و ما ذره colliders از راه جاذبه رفتار به هر هک انرژی تاریک است چرا الکترون ها دارای جرم است که آنها انجام می دهند. و در حالی که آن را یک برنامه به طور بالقوه قدرتمند ایده که اگر گوشی را به طور کامل انقلابی در درک ما از جهان فیزیکی است تا به حال شده است به طور مستقیم تست شده.

شده اند وجود دارد, اما راه هایی برای کشف برخی از شالوده و عواقب بالقوه از نظریه ریسمان. و در حالی که این آزمون نمی خواهد اثبات نظریه ریسمان به طور مستقیم یک راه یا دیگری آنها کمک خواهد کرد تقویت آن مورد است. بیایید اکتشاف.

مرتبط: چرا نظریه ریسمان همچنان ادامه دارد — با وجود پیچیده فیزیک

یک مشکل perturbing

اول اینکه ما باید بررسی کنیم که چرا نظریه ریسمان است که خیلی سخت برای تست. دو دلیل وجود دارد.

این رشته از رشته تئوری ستاره فیلم کوچک فکر کردم به جایی در اطراف پلانک در مقیاس لخت 10-34 متر در سراسر. که به مراتب کوچکتر از هر چیزی که ما احتمالا می تواند امید به پروب حتی با دقیق ترین ابزار است. رشته ها آنقدر کوچک هستند که آنها را به ما به نقطه-مانند ذرات مانند الکترون و فوتون و نوترون. ما به سادگی نمی تواند همیشه خیره در یک رشته به طور مستقیم.

مربوط به آن کوچکی است که در مقیاس انرژی مورد نیاز به پروب رژیم که در آن نظریه ریسمان در واقع مهم است. از امروز ما دو روش مختلف برای توضیح این چهار نیروی طبیعت. از یک طرف ما باید تکنیک های تئوری میدان کوانتومی است که ارائه میکروسکوپی شرح الکترومغناطیس و نیروهای هسته ای. و از سوی دیگر ما باید نسبیت عامکه اجازه می دهد تا ما را به درک گرانش به عنوان خم شدن و تاب برداشتن فضا زمان.

برای تمام موارد است که ما می توانیم به طور مستقیم بررسی با استفاده از یک یا دیگر است فقط خوب است. نظریه ریسمان تنها به بازی می آید زمانی که ما سعی می کنیم به ترکیب هر چهار نیروهای با یک شرح که تنها واقعا مهم در بالاترین انرژی ترازو — به طوری که ما می تواند هرگز ساخت یک دستگاه برای رسیدن به چنین ارتفاع.

اما حتی اگر ما می تواند با تدبیر و ذرات برخورد به طور مستقیم کاوشگر انرژی کوانتومی گرانش ما نمی تواند آزمون نظریه ریسمان چون هنوز string نظریه کامل نیست. آن وجود ندارد. ما فقط باید تقریب است که ما امیدواریم که نزدیک به واقعی نظریه اما ما هیچ ایده چگونه درست (یا غلط) ما هستند. بنابراین نظریه ریسمان نیست حتی تا وظیفه ساخت است که پیش بینی ما می تواند نسبت به فرضی آزمایش.

مرتبط: تاریخچه و ساختار جهان (infographic)

کیهانی بلوز

حتی اگر ما نمی تواند رسیدن به انرژی مورد نیاز ما در ذرات colliders واقعا خود را در عمق نگاه به پتانسیل های جهان, رشته ها, 13.8 میلیارد سال پیش ما کل جهان بود دیگ اساسی نیروهای. شاید ما ممکن است به دست آوردن برخی از stringy بینش با نگاه به تاریخ از انفجار بزرگ.

یک پیشنهاد مطرح شده توسط نظریه پردازان رشته است نوع دیگری از نظری رشته: کیهانی رشته است. کیهانی رشته ها جهان-پوشا نقص در فضا زمان پس مانده غذا را از اولین لحظات انفجار و آنها بسیار عمومی پیش بینی فیزیک از این دوره از جهان.

اما کیهانی رشته ها نیز ممکن است فوق العاده duper-کشیده-از رشته ها از رشته تئوری است که معمولا بسیار کوچک است که “میکروسکوپی” بیش از حد بزرگ است یک کلمه اما کشیده شده است و کشیده شده توسط پی در پی انبساط جهان. بنابراین اگر ما در بر داشت کیهانی رشته شناور در اطراف وجود دارد خارج وجود دارد در جهان هستی ما می تواند آن را به دقت مطالعه و بررسی کنید که آیا این واقعا چیزی است که پیش بینی شده توسط نظریه ریسمان.

تا به امروز هیچ کیهانی رشته های یافت شده در جهان ما.

هنوز هم جستجو در است. اگر ما در بر داشت کیهانی رشته را لزوما نمی اعتبار نظریه ریسمان وجود دارد خواهد بود یک کار خیلی بیشتر نیاز به انجام هر دو به لحاظ نظری و observationally برای جدا کردن رشته تئوری پیش بینی از crack-در-فضا زمان نسخه.

نه چندان supersymmetry

هنوز هم ما ممکن است قادر به انتخاب کنید تا برخی از جالب سرنخ و یکی از کسانی که سرنخ است supersymmetry. Supersymmetry یک فرضیه تقارن در طبیعت که در پیوند با هم تمام fermions (بلوک های ساختمان از واقعیت مانند الکترون ها و کوارک ها) با bosons (حامل نیروهای مانند gluons و فوتون) تحت یک چارچوب است.

ماشین آلات supersymmetry برای اولین بار کار با رشته پردازان اما در زمان آتش به عنوان یک جالب خیابان برای همه پر انرژی فیزیکدانان به طور بالقوه حل برخی از مشکلات با مدل استاندارد و پیش بینی برای فیزیک جدید. در نظریه ریسمان supersymmetry اجازه می دهد تا رشته ها به توصیف و نه فقط نیروهای طبیعت و همچنین بلوک های ساختمان, دادن که نظریه قدرت واقعا یک تئوری برای همه چیز.

بنابراین اگر ما در بر داشت مدارک و شواهد برای supersymmetry آن را نمی خواهد اثبات نظریه ریسمان, اما این امر می تواند عمده steppingstone.

ما نمی یافت هر گونه شواهد برای supersymmetry.

این برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) به صراحت طراحی شده برای کشف supersymmetry یا حداقل برخی از ساده ترین و ساده ترین راه برای رسیدن به نسخه های supersymmetry توسط به دنبال ذرات جدید پیش بینی شده توسط تئوری. LHC تبدیل شده است تا به طور کامل خالی و بدون حتی یک بوی جدید سیستمی ذرات پاک کردن تمام ساده ترین supersymmetry ایده ها به طور کامل کردن نقشه.

و در حالی که این نتیجه منفی را رد نمی کند نظریه ریسمان آن را ندارد آن را نگاه بیش از حد بزرگ است یا نه.

ما یک روز باید مدرکی برای حتی یکی از شالوده های جانبی یا پیش بینی های نظریه ریسمان ؟ آن را غیر ممکن است برای گفتن. بسیاری از امید دوخته بودند در supersymmetry که تاکنون موفق به تحویل و سوالات باقی مانده در مورد این که آیا آن را به ارزش آن را به ساخت و حتی بزرگتر colliders به سعی کنید با فشار دادن سخت تر در supersymmetry و یا اگر ما فقط باید به من بدهید و سعی کنید چیز دیگری است.

کسب اطلاعات بیشتر با گوش دادن به قسمت “است که نظریه ریسمان ارزش آن را? (بخش 6: ما احتمالا باید این تست)” در درخواست یک فضانورد پادکست در دسترس در iTunes و در وب در http://www.askaspaceman.com. با تشکر از John C., Zachary H. @edit_room متی Y., Christopher L. Krizna W., سایان P., Neha S., Zachary H. جویس S., Mauricio M. @shrenicshah, Panos T. Dhruv R., Maria A. منوده B. oiSnowy اوان T. Dan M. جان T. @twblanchard, Aurie, Christopher M. @unplugged_wire این Giacomo S. خندقها F. برای این پرسش است که منجر به این قطعه! پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.net

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>