Kreditna slika: Hubble
Znanstvenici koji istražuju Veliki prasak kažu da je moguće da se teorija struna jednog dana može eksperimentalno testirati mjerenjem zavjesa Velikog praska.
Richard Easther, docent fizike na Sveučilištu Yale, raspravljat će o mogućnosti na sastanku na Sveučilištu Stanford u srijedu, 12. svibnja, pod naslovom „Onkraj Einsteina: Od velikog praska do crnih rupa“. Eastherovi kolege su Brian Greene sa Sveučilišta Columbia, William Kinney sa Sveučilišta u Buffalou, SUNY, Hiranya Peiris sa Sveučilišta Princeton i Gary Shiu sa Sveučilišta Wisconsin.
Teorija struna pokušava ujediniti fiziku velikog (gravitacija) i malog (atom). Sada ih opisuju dvije teorije, opća relativnost i kvantna teorija, a obje će vjerojatno biti nepotpune.
Kritičari su prezirali teoriju stringova kao "filozofiju" koja se ne može testirati. Međutim, rezultati Easthera i njegovih kolega sugeriraju da se promatrački dokazi koji podržavaju teoriju struna mogu naći u pažljivim mjerenjima kozmičke mikrovalne pozadine (CMB), prve svjetlosti koja se pojavila nakon Velikog praska.
"U Velikom prasku, najmoćnijem događaju u povijesti svemira, vidimo energije potrebne za otkrivanje suptilnih znakova teorije struna", rekao je Easther.
Teorija struna otkriva se samo na ekstremnim malim udaljenostima i na velikim energijama. Planckova ljestvica mjeri 10-35 metara, teoretski najkraća udaljenost koja se može definirati. Za usporedbu, maleni atom vodika, širine 10-10 metara, širok je deset trilijuna puta. Slično tome, najveći akceleratori čestica stvaraju energiju od 1015 elektrona volti sudarajući subatomske čestice. Ova razina energije može otkriti fiziku kvantne teorije, ali je još otprilike trilijun puta niža od energije potrebne za testiranje teorije struna.
Znanstvenici kažu da su se temeljne sile Svemira - gravitacija (definirana općom relativnošću), elektromagnetizam, „slabe“ radioaktivne sile i „jake“ nuklearne sile (sve definirane kvantnom teorijom) - sjedinile u visokoenergetskom bljesku Velikog Prasak, kada je sva materija i energija bila zatvorena u subatomskim razmjerima. Iako se Veliki prasak dogodio prije gotovo 14 milijardi godina nakon njegova zasljepljivanja, CMB i dalje pokriva čitav svemir i sadrži fosilizirani zapis prvih trenutaka vremena.
Sonda za anizotropiju mikrofona Wilkinson (WMAP) proučava CMB i otkriva suptilne temperaturne razlike, unutar ovog uglavnom jednolikog zračenja, koji svijetli na samo 2,73 stupnja Celzija iznad apsolutne nule. Ujednačenost je dokaz "inflacije", razdoblja kad se širenje Svemira naglo ubrzalo, otprilike 10-33 sekundi nakon Velikog praska. Tijekom inflacije, svemir je narastao iz atomske ljestvice u kozmičku ljestvicu, povećavajući svoju veličinu stotinu biliona milijardi. Energetsko polje koje je pokretalo inflaciju, kao i sva kvantna polja, sadržavalo je fluktuacije. Ove fluktuacije, zaključane u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini poput valova na smrznutom ribnjaku, mogu sadržavati dokaze za teoriju struna.
Easther i njegovi kolege uspoređuju brzu kozmičku ekspanziju koja se dogodila neposredno nakon Velikog praska sa uvećanjem fotografije radi otkrivanja pojedinih piksela. Dok je fizika na Planckovoj ljestvici napravila "mreškanje" dužine 10-35 metara, zahvaljujući širenju svemira, fluktuacija bi sada mogla biti u rasponu od mnogih svjetlosnih godina.
Easther je naglasio da je dugačak pokušaj da teorija struna može ostaviti mjerljive učinke na pozadini mikrovalne pećnice suptilno mijenjajući obrazac vrućih i hladnih točaka. Međutim, teoriju struna je tako teško eksperimentalno testirati da je bilo kakva šansa vrijedna pokušaja. Nasljednici WMAP-a, kao što su CMBPol i europska misija, Planck, mjerit će CMB s neviđenom točnošću.
Izmjene CMB-a koje proizlaze iz teorije struna mogle bi odstupiti od standardnog predviđanja za temperaturne razlike u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini za čak 1%. Međutim, pronalaženje malog odstupanja od dominantne teorije nije bez presedana. Kao primjer, izmjerena orbita Merkura razlikovala se od onoga što je predviđalo gravitacijski zakon Isaaca Newtona za oko sedamdeset milja godišnje. Opća relativnost, zakon gravitacije Alberta Einsteina, mogao bi objasniti odstupanje uzrokovano suptilnim izbočenjem u prostornom vremenu od Sunčeve gravitacije koja ubrzava Merkurovu orbitu.
Pogledajte http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ za više informacija o sastanku „Onkraj Einsteina“.
Izvorni izvor: Vijesti sa sveučilišta Yale
