Non abbiamo nemmeno provato a trovarlo. Questo è il colpo di scena.
I fisici alla ricerca di una migliore presa sulla gravità quantistica si sono imbattuti a capofitto nel DNA della teoria delle stringhe. E ‘ stato del tutto casuale. Stavano sondando collisioni di particelle ad alta energia. Volevano aggiustare i conti. Invece, hanno trovato stringhe.
Tagliare la mela
Immagina una mela. L’hai tagliato a metà. Poi quarti. Fino alle molecole. Atomo. Protone. Quark.
La teoria delle stringhe dice che puoi andare oltre. Più profondo dei protoni. La natura non è fatta di punti. E ‘ fatto di fili vibranti.
Sembra fantascienza, ma le radici sono vecchie. Sviluppato negli anni ‘ 60. L’obiettivo? Unire le piccole cose con le cose grandi.
- Meccanica quantistica * gestisce il piccolo. * Relatività generale * gestisce la gravità. Si odiano. Matematicamente. Quando si tenta di forzare la gravità nella scatola quantistica, le equazioni esplodono. Si rompono.
La teoria delle stringhe offre una via d’uscita. Sostituire le particelle puntiformi con anelli di stringa. Agitare la corda in modo diverso. Ottieni particelle diverse. Una scossa è un elettrone. Un altro è un * gravitone — – il portatore spettrale di gravità. Richiede anche almeno 10 dimensioni. Ne vediamo solo quattro. Il resto? Nascosto.
Testarlo? Impossibile. Adesso.
Per vedere una corda, hai bisogno di energia che sfida l’immaginazione. Un acceleratore di particelle delle dimensioni di tutta la nostra galassia. Non ce l’abbiamo.
Quindi, i fisici hanno imbrogliato. O sono diventato furbo. Dipende da chi chiedi.
Bootstrap o busto
Se non riesci a guardare direttamente, guarda di lato.
Un team di Caltech, NYU, e un istituto di Barcellona hanno deciso di utilizzare il metodo “bootstrap”. Ignora la teoria completa. Inizia con quasi nulla. Alcune regole di base su come la natura * dovrebbe * comportarsi a energie estreme.
Guarda cosa salta fuori la matematica.
Hanno iniziato con ipotesi minime. Solo comportamento di dispersione. Poi, senza essere detto, la matematica è cresciuta stringhe.
“Le corde sono appena cadute.”
Clifford Cheung di Caltech dice che avevano zero ipotesi sulle stringhe. Nessuna stringa nell’input. Ma l’output? Pura firma della teoria delle stringhe.
“Non abbiamo iniziato con nessuna delle stringhe… la soluzione conteneva la pietra angolare.”
E ‘ una prova? No.
È significativo perché la matematica * potrebbe * essere andata ovunque. Ha seguito un percorso unico dritto nel regno filante.
Una torre infinita di spazzatura
Ecco cosa hanno trovato: lo spettro delle stringhe.
Alla fine degli anni ‘ 60, Gabriele Veneziano vide un casino di dati. I collisori di particelle sputano uno spruzzo di” spazzatura ” — particelle di massa variabile. Nessuno sapeva cosa fossero. Veneziano ha scritto una funzione. Si adatta perfettamente.
Ha rivelato una torre infinita di particelle. Aumento di massa. Rotazione crescente. Ordinare. Caotico.
“Nessuno aveva idea di cosa stesse succedendo.”
Ci siamo resi conto più tardi quelle particelle sono come armoniche musicali. Una corda di violino. Nota fondamentale. Poi le sfumature.
La teoria delle stringhe è musica per la realtà. Vibrazioni diverse. Particelle diverse.
Poi è arrivato il 1974. John Schwarz e Joel Scherk hanno avuto un’epifania.
La teoria non si adattava solo alle particelle. Doveva * * includere la gravità.
A nessuno importava la gravità allora. Davvero. I fisici erano nella roba difficile. Ma la relatività generale si rompe ad alta energia. È un’approssimazione a bassa energia. Teoria delle stringhe? Rimane ben educato. Ha mantenuto la sua forma quando gli altri si sono sbriciolati.
Schwarz ricorda l’eccitazione.
“Qualche versione della teoria delle stringhe potrebbe fornire… una teoria quantistica unificata.”
Una corda, molte vibrazioni. Apri le stringhe. Corde chiuse. Fotone. Gravitoni. Tutti danzano nello stesso quadro.
When Gravity Gets It Wrong #
Parliamo della modalità di fallimento.
Collisioni ad alta energia vicino alla * scala di Planck * relitto fisica standard. Si scricchiolano i numeri con la relatività generale?
Boom. Infinito. Sciocchezza.
“Se si prende la relatività generale… si ottiene un risultato che non ha nuovo senso. Tutto si rompe completamente.”
La teoria delle stringhe schiva questo. Ha un trucco: ultrasoftness.
Man mano che l’energia aumenta, le interazioni si attenuano. Smettono di essere violenti. Smettono di disperdersi in modo così aggressivo. La matematica rimane calma. Non diverge all’infinito.
Cheung la mette in questo modo. Particelle a queste energie? A malapena vogliono toccare.
“È come le particelle… preferirei passare liberamente.”
I ricercatori hanno utilizzato due idee fondamentali per forzare la matematica:
– Comportamento Ultrasoft
– **Zeri minimi * * (limiti su dove probabilità colpisce zero)
Queste due regole hanno imposto la soluzione.
Vecchie idee, nuova vita
Clifford Cheung chiama questo metodo come un puzzle di sudoku. Pochi indizi. Una griglia perfetta.
“La profonda ironia è… super retrò. E ‘ un vecchio.”
In realtà è storia antica negli anni della fisica. L’idea di bootstrap è vecchia. Steven Frautschi. Geoffrey Chew. Hanno giocato a questo gioco negli anni ‘ 60 prima che si estinguesse.
“Non hanno iniziato con la corda… ma piuttosto le soluzioni sono venute fuori.”
Hirosi Ooguri di Caltech lo definisce un revival. Gli strumenti sono migliori ora. Comprendiamo le basi più in profondità. Possiamo tradurre le ipotesi in previsioni più velocemente.
Il team — tra cui Grant Remmen della NYU-ha dimostrato che le regole di coerenza di base portano direttamente alla torre infinita di particelle massicce.
È emerso automaticamente.
Da quasi nulla.
Riferimento: “Strings from almost nothing”. Accettato nelle lettere di revisione fisica. DOI: 10.111 / cw4p-cq7
I finanziamenti provenivano dal DOE degli Stati Uniti, dagli istituti Caltech, dalla NYU fellowship e dai fondi di prossima generazione dell’UE. Hanno contribuito anche Michele Tarquini e Francesco Sciotti.
Abbiamo trovato le stringhe ignorandole. Ti fa meravigliare. L’universo è solo la matematica che si risolve da sola?
Forse.
