Fysiker finder en løs tråd af strengteori-puslespil

En fysiker fra University of Colorado Boulder er et skridt tættere på at løse et strengteori-puslespil 20 år undervejs.

Paul Romatschke, en lektor i fysik ved CU Boulder, har udtænkt et alternativt sæt værktøjer til dem, der skabte strengteoriens trekvartdels dilemma, et matematisk puslespil, der har plaget videnskabsmænd i årevis og har afholdt dem fra fuldt ud at forstå og bevise denne mulige "teori om alting".

Selvom det ikke nødvendigvis er relevant for den daglige verden, resultaterne, som blev offentliggjort i denne uge i Fysisk gennemgangsbreve , åbne døren for ligninger på højere niveau, der kan have betydning for den måde, vi nærmer os og forstår vigtige aspekter af fysik som strengteori eller kvantefeltteorier, som er et sæt teorier i fysik, der beskriver dynamikken i felter, eller genstande, der gennemsyrer alt.

"Selvom det ville være rart virkelig at komme ind på betydningen af ​​tre fjerdedele, dette er i hvert fald et meget suggestivt billede, så måske er det, hvis ikke løsningen for tre fjerdedele, i det mindste et skridt i retning af at løse det, sagde Romatschke.

Siden 1960'erne, videnskabsmænd har undret sig over strengteori, en teoretisk ramme af virkeligheden, der involverer bittesmå, vridende endimensionelle objekter - kaldet strenge - der udgør alting. Først studeret som en bred måde at behandle en række spørgsmål i grundlæggende fysik, det er siden blevet anvendt til emner lige fra sorte huls fysik til kernefysik til selve universets oprindelse.

Men, velsagtens, et af dets største gennembrud er opdagelsen af, at sorte huller og stof groft sagt er to sider af samme mønt.

Denne såkaldte "dualitet" gør det muligt for fysikere at kortlægge egenskaber af stof (såsom tryk) til egenskaber af de sorte huller, der findes i Einsteins generelle relativitetsteori, hvilket ville åbne strengteorien for endnu større matematisk udforskning. Der er, imidlertid, en stor advarsel - mens fysikere tror, ​​at det virker, ingen har været i stand til at bevise det.

Siden opdagelsen af ​​denne dualitet blev gjort for 20 år siden, strengteoretikere har forsøgt at fjerne denne vejspærring med gradvist mere komplicerede ligninger. Hver gang de sammenligner denne dualitet, selvom, de får alle præcis det samme resultat:Den frie energi (et systems evne til at udføre arbejde) fra en stærk interaktion (eller kobling) af de to er omtrent tre fjerdedele af styrken af ​​en svag kobling.

Romatschke, selvom, tror, ​​at han endelig kan have et svar på dette puslespil - han skulle bare ændre dimensioner.

Romatschke arbejdede i en verden, der kun har to dimensioner - et "fladland", om man vil. Ved at bruge nogle af ligningerne fra eksisterende forskning om emnet, såvel som moderne kvantefeltteoretiske teknikker, han var i stand til at bevise, at der eksisterer et forhold ved at tvinge stof (i dette tilfælde, tryk) for at interagere fra nul interaktion til uendelig interaktion.

Denne forskning fandt, at trykket ved uendelig kobling er præcis fire femtedele af trykket ved nulkobling, hvilket betyder, at der ikke kun er en stærkere forbindelse i denne mindre dimension end det, der tidligere blev fundet, det kan også give en standardtilgang til at løse disse typer gåder.

Romatschke erkender, at dette kan være forårsaget af forskelle i dimensioner, men er stadig optimistisk med hensyn til dens anvendelighed til kvantefeltteori og åbner det langvarige strengteori-puslespil.

"Dette er grundforskning. De fleste af de ting, vi prøver, virker ikke, sagde Romatschke. Ikke desto mindre, hvis der er noget, der i det mindste har potentialet til at virke, så synes jeg, vi skal forfølge det«.