Кредит за изображение: Хъбъл
Учените, изучаващи Големия взрив, казват, че е възможно теорията на струните един ден да бъде изпробвана експериментално чрез измервания на последващото светене на Големия взрив.
Ричард Истър, доцент по физика в Йейлския университет ще обсъди възможността на среща в университета в Станфорд, сряда, 12 май, озаглавена „Отвъд Айнщайн: От Големия взрив до Черните дупки“. Колегите на Easther са Брайън Грийн от Колумбийския университет, Уилям Кини от университета в Бъфало, SUNY, Хираня Пейрис от Принстънския университет и Гари Шиу от Университета на Уисконсин.
Теорията на струните се опитва да обедини физиката на големия (гравитацията) и малкия (атома). Сега те са описани от две теории, обща теория на относителността и квантова теория, като и двете могат да бъдат непълни.
Критиците пренебрегват теорията на струните като „философия“, която не може да бъде тествана. Резултатите на Ийдър и неговите колеги обаче предполагат, че наблюдателни доказателства в подкрепа на теорията на струните могат да бъдат намерени при внимателни измервания на космическия микровълнов фон (CMB), първата светлина, появила се след Големия взрив.
„В Големия взрив, най-мощното събитие в историята на Вселената, виждаме енергиите, необходими за разкриване на фините знаци на теорията на струните“, каза Истър.
Теорията на струните се разкрива само на изключително малки разстояния и при високи енергии. Скалата на Планк измерва 10-35 метра, най-малкото теоретично разстояние, което може да бъде определено. За сравнение, един малък водороден атом с ширина 10-10 метра е десет трилиона трилиона пъти по-широк. По същия начин най-големите ускорители на частици генерират енергия от 1015 електронни волта чрез сблъскване на субатомни частици. Това енергийно ниво може да разкрие физиката на квантовата теория, но все още е приблизително трилион пъти по-ниско от енергията, необходима за тестване на теорията на струните.
Учените казват, че основните сили на Вселената - гравитацията (дефинирана от общата относителност), електромагнетизма, „слабите“ радиоактивни сили и „силните“ ядрени сили (всички дефинирани от квантовата теория) - са били обединени във високоенергийната светкавица на Големия Взрив, когато цялата материя и енергия е била ограничена в субатомна скала. Въпреки че Големият взрив се е случил преди близо 14 милиарда години след неговото сияние, CMB все още покрива цялата Вселена и съдържа фосилизиран запис на първите моменти от времето.
Микровълновата анизотропична сонда Wilkinson (WMAP) изучава CMB и открива фини температурни разлики в рамките на това до голяма степен равномерно лъчение, светещо само на 2,73 градуса по Целзий над абсолютната нула. Еднообразието е доказателство за „инфлация“, период, когато разширяването на Вселената се ускорява бързо, около 10-33 секунди след Големия взрив. По време на инфлацията Вселената нарасна от атомна скала до космическа скала, увеличавайки размерите си сто трилиона трилиона пъти повече. Енергийното поле, което задвижва инфлацията, като всички квантови полета, съдържаше колебания. Тези колебания, заключени в космическия микровълнов фон като вълни върху замръзнало езерце, могат да съдържат доказателства за теорията на струните.
Ийдър и неговите колеги сравняват бързото космическо разрастване, настъпило непосредствено след Големия взрив, с увеличаване на снимка, за да се разкрият отделни пиксели. Докато физиката в скалата на Планк правеше „пулсация“ от 10-35 метра, благодарение на разширяването на Вселената, колебанието може да обхване много светлинни години.
Ийдър подчерта, че е много отдавна, че теорията на струните може да остави измерими ефекти върху фона на микровълновата, като фино променя модела на горещи и студени петна. Теорията на струните обаче е толкова трудна за тестване експериментално, че всеки шанс си струва да се опита. Наследници на WMAP, като CMBPol и европейската мисия Planck, ще измерват CMB с безпрецедентна точност.
Модификациите на CMB, произтичащи от теорията на струните, могат да се отклонят от стандартното прогнозиране за температурните разлики в космическия микровълнов фон с цели 1%. Намирането на малко отклонение от доминираща теория обаче не е без прецедент. Например, измерената орбита на Меркурий се различава от прогнозираната от закона на гравитацията на Исак Нютон с около седемдесет мили годишно. Общата относителност, законът на гравитацията на Алберт Айнщайн, може да обясни разминаването, причинено от фината деформация в космическото време от гравитацията на Слънцето, ускоряваща орбитата на Меркурий.
Обърнете се към http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ за повече информация относно срещата „Отвъд Айнщайн“.
Оригинален източник: Yale University News
