Будівельними блоками Всесвіту є не частинки, а щось інше: що виявили фізики

Теорія струн припускає, що фундаментальними будівельними блоками Всесвіту є не частинки, як-от електрони або кварки, а крихітні струни енергії, що вібрують. Саме вібрація і розташування цих струн потім створюють частинки, матерію, енергію і фундаментальні сили Всесвіту. Теорія струн передбачає, що все у Всесвіті взаємопов'язане, а частинки є не точковими об'єктами, а струнами. Але досі довести теорію струн не вдалося. Проте автори дослідження, опублікованого в журналі Physical Review Letters, отримали деякі підказки, які свідчать про те, що ця теорія може бути правильною, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Фізики вважають, що розмір однієї струни становить приблизно 10 у мінус 35 ступені метра. Але виявити ці струни не вдалося, адже навіть найпотужніший прискорювач частинок, Великий адронний колайдер, може виявити об'єкти лише розміром до 10 у мінус 20 ступені метра. Тож поки що довести наявність струн у Всесвіті під час експериментів неможливо, потрібні потужніші прискорювачі частинок.

Тому фізики використовували для теоретичного визначення наявності струн математичну конструкцію, відому як бутстреп. З її допомогою можна отримати уявлення про фізичні властивості системи, навіть не знаючи її базової фундаментальної динаміки

Цей підхід вимагає починати з базових правил, яких має дотримуватися система. Ці правила зазвичай пов'язані із симетрією, причинно-наслідковим зв'язком і математичною узгодженістю. Наприклад, для опису взаємодії струн фізики використовували амплітуди розсіювання, тобто математичні вирази, які описують ймовірність взаємодії та розсіювання частинок одна від одної під час зіткнення.

Фізики використовували амплітуди, відомі як локальність та унітарність. Перші описують те, що ніщо не може миттєво вплинути на щось далеке, адже силам потрібен час для переміщення, тому причинно-наслідкові зв'язки залишаються послідовними. Другі описують те, що у квантовій механіці шанси всіх можливих результатів завжди мають становити 100%, і ці шанси не можуть бути від'ємними. Це правило також обмежує те, як частинки можуть взаємодіяти одна з одною.

Коли фізики застосували локальність і унітарність до математичної конструкції, то в результаті вони отримали амплітуду Венеціано, яка описує розсіювання струн.

Таким чином теоретично струни у Всесвіті можуть існувати, і теорія струн може бути правильною. Але дане дослідження не може точно це підтвердити і потрібні експерименти в більш потужних прискорювачах частинок. Можливо, з їхньою допомогою все ж будуть виявлені струни, що змінить розуміння Всесвіту.

Як уже писав Фокус, вчені виявили, що перші надмасивні чорні діри "увімкнули" світло у Всесвіті. Астрономи вважають, що активне живлення величезних чорних дір у ранньому Всесвіті поклало кінець космічним темним вікам мільярди років тому.

Також Фокус писав про те, що вчені змогли через 20 років експериментально підтвердити існування дуже незвичайного стану речовини. Фізики вперше підтвердили існування квантового стану матерії під назвою протиточна надплинність.