끈 이론에서, 작은 조각의 끈은 전통적인 아 원자 입자를 대체합니다.
폴 엠. 셔터 SUNY Stony Brook과 Flatiron Institute의 천체 물리학 자입니다. 우주인에게 물어보세요 과 우주 라디오의 저자우주에서의 당신의 자리.Sutter는이 기사에 Space.com의 전문가 목소리 : Op-Ed & Insights.
끈 이론은 모든 것에 대한 문자적인 이론이 되길 희망합니다. 우주와 입자 충돌기에서 중력의 행동 방식부터 도대체 무엇이든 볼 수있는 모든 다양성과 풍부함을 설명하는 단일 통합 프레임 워크입니다. 암흑 에너지 전자가 왜 질량을 갖는지에 대한 것입니다. 그리고 그것은 잠재적으로 강력한 아이디어인데, 만약 잠금 해제가 물리적 세계에 대한 우리의 이해를 완전히 바꾸어 놓을지라도 그것은 직접 테스트 된 적이 없습니다.
그러나 몇 가지 토대와 잠재적 결과를 탐색 할 수있는 방법이 있었다 끈 이론. 이러한 테스트는 문자열 이론을 어떤 식 으로든 직접적으로 입증하지는 않지만 사례를 강화하는 데 도움이됩니다. 살펴 보자.
혼란스러운 문제
먼저, 왜 우리는 스트링 이론이 테스트하기 어려운지를 조사해야합니다. 두 가지 이유가 있습니다.
끈 이론의 줄은 엄청나게 작으며, Planck 규모의 어딘가에 있으며, 10-34 미터 정도입니다. 가장 정밀한 기기로도 조사 할 수있는 것보다 훨씬 작습니다. 실제로 줄은 너무 작아서 전자 나 광자, 중성자와 같은 점과 같은 입자처럼 보입니다. 우리는 단순히 현을 직접 응시할 수 없습니다.
그 작은 관련은 끈 이론이 실제로 중요한 체제를 조사하는 데 필요한 에너지 규모입니다. 오늘 현재, 우리는 두 가지 방법으로 자연의 네 가지 힘. 한편으로, 우리는 전자기학과 두 개의 핵력에 대한 미세한 설명을 제공하는 양자 장 이론 기법을 가지고 있습니다. 그리고 다른 한편으로는 일반 상대성시공간의 굽힘과 뒤틀림으로 중력을 이해할 수 있습니다.
직접 검사 할 수있는 모든 경우에 하나 또는 다른 것을 사용하는 것이 좋습니다. 끈 이론은 우리가 4 가지 힘을 하나의 설명과 결합하려고 할 때만 유효합니다. 그것은 단지 가장 높은 에너지 규모에서만 중요합니다. 그래서 우리는 결코 그런 높이에 도달하는 기계를 만들 수 없었습니다.
그러나 양자 중력의 에너지를 직접 조사하기 위해 입자 충돌체를 고안 할 수는 있지만, 현 이론은 아직 완료되지 않았기 때문에 현 이론을 테스트 할 수 없었습니다. 존재하지 않습니다. 우리는 실제 이론에 가깝게되기를 바라는 근사치 만 가지고 있지만 우리가 얼마나 옳고 그른지 모릅니다. 따라서 문자열 이론은 우리가 가상의 실험과 비교할 수있는 예측을 만드는 데 달려 있지 않습니다.
우주 블루스
비록 입자 충돌기에서 필요한 에너지에 도달 할 수는 없지만, 138 억 년 전에 우리의 전체 우주는 근본적인 힘의 가마솥이었습니다. 아마도 우리는 역사를 살펴보면 엄밀한 통찰력을 얻을 수있을 것입니다 빅뱅.
끈 이론가들이 제시 한 한 가지 제안은 또 다른 종류의 이론적 끈인 우주 끈이다. 우주 현은 우주에서 우주에 걸친 결함이며, 빅뱅의 초기 순간부터 남은 것으로, 그 시대의 물리학에 대한 일반적인 예측입니다. 우주.
그러나 우주 문자열 "현미경"이 너무 커서 단어가 너무 커서, 그러나 우주의 끊임없는 확장에 의해 늘어나고 당겨지는 끈 이론으로부터 초 듀퍼-스트레치-아웃 끈일 수도있다. 우주에서 우주에 떠 다니는 우주의 끈을 발견하면, 그것을 신중하게 연구하고 그것이 실제로 끈 이론에 의해 예측 된 것인지 확인할 수 있습니다.
현재까지 우주에는 우주의 줄이 없습니다.
여전히 검색 중입니다. 우주 스트링을 발견했다면 반드시 스트링 이론을 검증 할 필요는 없습니다. 이론적으로나 관측 적으로, 스트링 이론 예측을 공간-시간-시간 버전과 구별하기 위해 수행해야 할 작업이 훨씬 더 많을 것입니다.
그렇게 초 대칭이 아닙니다
그래도 흥미로운 단서를 얻을 수있을 것입니다. 단서 중 하나는 초대칭. 초대칭은 모든 페르미온 (전자 및 쿼크와 같은 현실의 빌딩 블록)과 단일 프레임 워크 아래의 보손 (글루온 및 광자와 같은 힘의 운반체)과 연결되는 가상의 자연 대칭입니다.
초대칭의 기계 장치는 끈 이론가들에 의해 처음으로 작동되었지만, 모든 고 에너지 물리학 자들이 잠재적으로 문제를 해결할 수있는 흥미로운 길로 불을 피웠다. 표준 모델 새로운 물리학을 예측합니다. 스트링 이론 내에서, 초대칭은 스트링이 자연의 힘뿐만 아니라 빌딩 블록을 설명 할 수있게하여 그 이론에 진정으로 모든 이론이되는 힘을줍니다.
따라서 우리가 초대칭에 대한 증거를 발견한다면 그것은 끈 이론을 증명하지는 않지만 주요 디딤돌이 될 것입니다.
초대칭에 대한 증거를 찾지 못했습니다.
그만큼 대형 하드론 충돌기 (LHC)는 이론에 의해 예측 된 새로운 입자를 찾아서 초대칭, 또는 가장 단순하고 도달하기 쉬운 초대칭 버전 중 일부를 탐색하도록 명시 적으로 설계되었습니다. LHC는 새로운 초대칭 입자를 전혀 사용하지 않고 완전히 비워졌으며 가장 간단한 초대칭 아이디어를지도에서 완전히 제거했습니다.
그리고이 부정적인 결과가 문자열 이론을 배제하지는 않지만 너무 멋지게 보이지는 않습니다.
언젠가 끈 이론의 토대 또는 측면 예측 중 하나에 대한 증거가 있습니까? 말할 수 없습니다. 지금까지 전달하지 못한 초대칭에 대한 많은 희망이 있었으며, 초대칭에 대해 더 강하게 밀어 붙일 수있는 더 큰 충돌자를 구축 할 가치가 있는지 아니면 우리가 포기하고 다른 것을 시도해야하는지에 대한 의문이 남아 있습니다.
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