Obrazový kredit: Hubble
Vedci, ktorí študujú Veľký tresk, tvrdia, že je možné, že teóriu strún je možné jedného dňa experimentálne testovať pomocou merania dosvitu Veľkého tresku.
Richard Easther, odborný asistent fyziky na Yale University, prediskutuje túto možnosť na stretnutí na Stanfordskej univerzite v stredu 12. mája s názvom „Beyond Einstein: Od veľkého tresku po čierne diery“. Eastherovými kolegami sú Brian Greene z Kolumbijskej univerzity, William Kinney z univerzity v Buffale, SUNY, Hiranya Peiris z Princetonskej univerzity a Gary Shiu z Wisconsinskej univerzity.
Teória strún sa snaží zjednotiť fyziku veľkých (gravitácia) a malých (atóm). Teraz ich popisujú dve teórie, všeobecná relativita a kvantová teória, ktoré sú pravdepodobne neúplné.
Kritici opovrhli teóriou strún ako „filozofiou“, ktorú nemožno otestovať. Výsledky Easthera a jeho kolegov však naznačujú, že pozorovacie dôkazy podporujúce teóriu strún sa dajú nájsť v starostlivých meraniach Kozmického mikrovlnného pozadia (CMB), prvého svetla, ktoré sa objaví po Veľkom tresku.
"Vo Veľkom tresku, najsilnejšej udalosti v histórii vesmíru, vidíme energiu potrebnú na odhalenie jemných znakov teórie strún," povedal Easther.
Teória strun sa odhaľuje iba na extrémne malé vzdialenosti a pri vysokej energii. Planckova mierka meria 10 - 35 metrov, čo je teoreticky najkratšia vzdialenosť, ktorú je možné definovať. V porovnaní s tým je malý atóm vodíka s priemerom 10 až 10 metrov široký desať biliónov biliónov. Podobne aj najväčšie urýchľovače častíc generujú energie 1015 elektrónových voltov zrážaním pod atómových častíc. Táto úroveň energie môže odhaliť fyziku kvantovej teórie, ale je stále zhruba triliónkrát nižšia ako energia potrebná na testovanie teórie strún.
Vedci tvrdia, že základné sily vesmíru - gravitácia (definovaná všeobecnou relativitou), elektromagnetizmus, „slabé“ rádioaktívne sily a „silné“ jadrové sily (všetky definované kvantovou teóriou) - boli zjednotené v záblesku veľkej energie veľkého Bang, keď bola všetka hmota a energia obmedzená v subatomárnom meradle. Aj keď Veľký tresk nastal takmer pred 14 miliardami rokov, jeho dosvit, CMB, stále prikrýva celý vesmír a obsahuje skamenené záznamy o prvých okamihoch času.
Wilkinsonova mikrovlnná anizotropná sonda (WMAP) študuje CMB a detekuje jemné teplotné rozdiely, v rámci tohto značne rovnomerného žiarenia, žiariace iba pri 2,73 ° C nad absolútnou nulou. Jednotnosť je dôkazom „inflácie“, obdobia, keď sa expanzia vesmíru zrýchlila, približne 10 až 33 sekúnd po Veľkom tresku. Počas inflácie Vesmír rástol z atómového na kozmické, čím sa jeho veľkosť zväčšila o sto biliónov biliónov krát. Energetické pole, ktoré riadilo infláciu, rovnako ako všetky kvantové polia, obsahovalo výkyvy. Tieto výkyvy, uzavreté do kozmického mikrovlnného pozadia, ako sú vlny na zamrznutom rybníku, môžu obsahovať dôkazy teórie strún.
Easther a jeho kolegovia porovnávajú rýchlu kozmickú expanziu, ktorá nastala hneď po Veľkom tresku, s zväčšením fotografie, aby sa odhalili jednotlivé pixely. Kým fyzika na Planckovej stupnici urobila „zvlnenie“ 10 až 35 metrov naprieč, vďaka rozšíreniu vesmíru by kolísanie mohlo trvať mnoho svetelných rokov.
Easther zdôraznil, že je to dlhá strela, že teória strún by mohla zanechať merateľné účinky na mikrovlnnom pozadí jemnou zmenou štruktúry horúcich a studených miest. Teóriu strún je však také ťažké experimentálne vyskúšať, že každá šanca stojí za vyskúšanie. Nástupcovia WMAP, ako napríklad CMBPol a európska misia Planck, budú merať CMB s bezprecedentnou presnosťou.
Úpravy CMB vyplývajúce z teórie strún sa môžu odchyľovať od štandardnej predikcie teplotných rozdielov v kozmickom mikrovlnnom pozadí až o 1%. Nájdenie malej odchýlky od dominantnej teórie však nemá precedens. Napríklad sa meraná obežná dráha ortuti líšila od toho, čo predpovedal gravitačný zákon Isaaca Newtona približne o sedemdesiat kilometrov ročne. Všeobecná relativita, zákon gravitácie Alberta Einsteina, by mohol zodpovedať za rozpor spôsobený jemnou osnovou v časoprostore od gravitácie Slnka urýchľujúcej ortuť.
Viac informácií o stretnutí „Beyond Einstein“ nájdete na stránke http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/.
Pôvodný zdroj: Yale University News Release
