Теорія струн може пояснити природу Всесвіту

Уявіть собі Всесвіт як величезний, нескінченно складний музичний інструмент, де найменші струни творять неймовірну мелодію матерії. Саме таку метафору можна провести, розглядаючи нове дослідження в галузі теорії струн, опубліковане в журналі Physical Review Letters.

Традиційно фізики вважали найменші частинки – електрони, кварки – точковими об’єктами. Теорія струн пропонує зовсім іншу картину: замість точок, є мікроскопічні вібруючі струни енергії. Подібно до струн на музичному інструменті, вони можуть коливатися різними частотами, створюючи розмаїття частинок, матерії та навіть фундаментальних сил природи.

Масштаб цих струн настільки мізерний, що його важко навіть уявити. Одна струна має розмір близько 10*-35 метра – настільки малий, що навіть найпотужніший прискорювач частинок, Великий адронний колайдер, не здатен її безпосередньо зафіксувати.

Як же тоді вчені досліджують щось настільки мале? Вони звернулися до математичних моделей, використовуючи метод бутстреп-аналізу. Цей підхід дозволяє вивчати фізичні системи через базові принципи: локальність та унітарність.

Локальність означає, що жоден об’єкт не може миттєво впливати на віддалені частинки, зберігаючи причинно-наслідкові зв’язки. Унітарність гарантує, що сума ймовірностей усіх можливих результатів взаємодії завжди дорівнює 100%.

Застосувавши ці принципи до амплітуд розсіювання частинок, фізики отримали амплітуду Венеціано – математичну модель, яка передбачає взаємодію струн. Це не пряме експериментальне підтвердження, але важливий теоретичний крок.

Якщо теорія струн виявиться правильною, це буде справжня наукова революція. Вона потенційно може стати об’єднуючою теорією, здатною пояснити два фундаментальні, але досі несумісні погляди на Всесвіт – квантову механіку та гравітацію.

Уявіть собі, що досі фізики мали два різні “словники” для пояснення Всесвіту – один для мікросвіту квантової механіки, інший для макросвіту гравітації. Теорія струн може стати перекладачем, який об’єднає ці мови.

Звісно, попереду ще багато наукової роботи. Для остаточного доказу потрібні потужніші прискорювачі частинок, технології, яких поки що не існує. Але кожне таке дослідження – це крок до розуміння фундаментальної природи реальності.