|
Как выбраться из болота теории струн
|
|
|
|
Теория струн долгое время считалась физиками лучшим кандидатом для описания фундаментальной природы Вселенной, где элементарные частицы и взаимодействия описываются как колебания крошечных потоков энергии. Но в начале 21 века стало ясно, что большинство версий реальности, описываемых уравнениями теории струн, не могут совпадать с наблюдениями за нашей собственной вселенной.
|
|
|
|
В частности, предсказания традиционной теории струн несовместимы с наблюдением темной энергии, которая, по-видимому, ускоряет расширение нашей Вселенной, и с жизнеспособными теориями квантовой гравитации, которые вместо этого предсказывают обширное "болото" невозможных вселенных.
|
|
|
|
Теперь новый анализ, проведенный физиком FQXi Эдуардо Гендельманом из Университета Бен-Гуриона в Негеве, Израиль, показывает, что экзотическое подмножество струнных моделей, в которых натяжение струн генерируется динамически, может обеспечить выход из тупика теории струн.
|
|
|
|
В начале 2000-х годов специалисты по теории струн поняли, что уравнения теории струн приводят не только к одному описанию Вселенной, но и к ошеломляющим 10500 возможным решениям, соответствующим почти бесконечному разнообразию потенциальных вселенных. Каждая из этих вселенных обладает своими собственными частицами и взаимодействиями, создавая то, что стало известно как "ландшафт теории струн" из множества возможных космосов.
|
|
|
|
|
|
|
Вскоре после этого, что еще больше усугубило ситуацию, в 2005 году, стало ясно, что этот ландшафт сам по себе окружен так называемым "болотом" решений - внешне жизнеспособными квантовыми теориями поля, которые на самом деле при ближайшем рассмотрении оказываются несовместимыми с любой работоспособной теорией квантовой гравитации.
|
|
Ограничения, связанные с болотами
|
|
|
|
Чтобы отделить ландшафт от болот, было предложено, чтобы правдоподобные теории о ландшафте подчинялись определенным "ограничениям, связанным с болотом". Проблема в том, что, когда традиционные теории струн удовлетворяют этим ограничениям, физики обнаруживают, что они не могут легко воспроизвести инфляцию – короткий всплеск быстрого расширения, которому, как полагают, подверглась наша ранняя Вселенная, – или темную энергию, которая, как считается, ускоряет рост нашей Вселенной сегодня.
|
|
|
|
"Более традиционные теории струн очень недружелюбно относятся к инфляции, в частности к "сценариям замедленного развития", и даже к существованию пространства де Ситтера как теоретического вакуума - вакуума нашей реальной Вселенной, – который является основой не только инфляции, но и темной энергии," говорит Гендельман, член FQXi, Института фундаментальных вопросов.
|
|
|
|
"Ограничения, связанные с топью, делают космологию невозможной или почти невозможной для практического космолога, потому что реальная вселенная, по-видимому, прочно увязла в топи традиционной теории струн".
|
|
|
|
Теперь у Гендельмана есть новая статья, опубликованная в European Physical Journal C, в которой показано, что определенное экзотическое подмножество теорий струн может быть более подходящим для описания нашей реальной вселенной по сравнению с ее более традиционными родственниками.
|
|
|
|
Создавая напряженность
|
|
|
|
Во всех моделях теории струн струны имеют некоторое натяжение, но в большинстве традиционных моделей величина этого натяжения является постоянной и добавляется вручную, произвольно. Гендельман изучал модели, в которых это натяжение возникает динамически, в зависимости от поведения струн в модели.
|
|
|
|
В новой статье Гендельмана описывается формулировка такой теории и показано, что из-за динамической природы напряженности ограничения, связанные с болотом, значительно ослаблены. Это связано с тем, что расчеты, выводящие ограничения, связаны с размером так называемой "планковской шкалы", которая, как считается, соответствует наименьшему возможному размеру чего-либо во Вселенной, включая струну.
|
|
|
|
Но поскольку планковская шкала сама по себе связана с натяжением струны, в этих моделях сама планковская шкала становится динамичной, говорит Гендельман.
|
|
|
|
"В режиме, когда динамическое напряжение, а следовательно, и планковский масштаб, становятся очень большими, ограничения становятся неуместными или очень слабыми", - говорит Гендельман. "Таким образом, теория струн с динамическим напряжением подходит для теории инфляции и темной энергии".
|
|
|
|
Источник
|
