Obrazový kredit: Hubble
Vědci, kteří studují Velký třesk, říkají, že je možné, že teorie strun může být jednoho dne experimentálně testována pomocí měření dosvitu Velkého třesku.
Richard Easther, docent fyziky na Yale University, bude diskutovat o možnosti na setkání na Stanfordské univerzitě ve středu 12. května s názvem „Beyond Einstein: Od velkého třesku k černým otvorům“. Eastherovými kolegy jsou Brian Greene z Columbia University, William Kinney z University v Buffalu, SUNY, Hiranya Peiris z Princeton University a Gary Shiu z University of Wisconsin.
Teorie strun se pokouší sjednotit fyziku velkého (gravitace) a malého (atomu). Tito jsou nyní popisováni dvěma teoriemi, obecnou relativitou a kvantovou teorií, které jsou pravděpodobně neúplné.
Kritici opovrhli teorií strun jako „filozofie“, kterou nelze otestovat. Výsledky Easthera a jeho kolegů však naznačují, že observační důkazy podporující teorii strun mohou být nalezeny v pečlivých měřeních Cosmic Microwave Background (CMB), prvního světla, které se objeví po Velkém třesku.
"Ve Velkém třesku, nejsilnější události v historii vesmíru, vidíme energie potřebné k odhalení jemných znaků teorie strun," řekl Easther.
Teorie strun se projevuje pouze na extrémně malých vzdálenostech a při vysokých energiích. Planckova stupnice měří 10-35 metrů, teoreticky nejkratší vzdálenost, kterou lze definovat. Pro srovnání, malý atom vodíku, 10 - 10 metrů napříč, je deset bilionů bilionůkrát širší. Podobně největší urychlovače částic generují energie 1015 elektronových voltů srážkou subatomárních částic. Tato úroveň energie může odhalit fyziku kvantové teorie, ale je stále zhruba bilionkrát nižší než energie potřebná k testování teorie strun.
Vědci tvrdí, že základní síly vesmíru - gravitace (definovaná obecnou relativitou), elektromagnetismus, „slabé“ radioaktivní síly a „silné“ jaderné síly (všechny definované kvantovou teorií) - byly sjednoceny ve vysoce energetickém záblesku Velké Bang, když byla veškerá hmota a energie omezena v subatomárním měřítku. Přestože Velký třesk nastal téměř před 14 miliardami let, jeho dosvit, CMB, stále přikrývá celý vesmír a obsahuje zkamenělý záznam prvních okamžiků času.
Wilkinsonova mikrovlnná anizotropní sonda (WMAP) studuje CMB a detekuje jemné teplotní rozdíly, v rámci tohoto do značné míry rovnoměrného záření, zářícího jen při 2,73 ° C nad absolutní nulou. Rovnoměrnost je důkazem „inflace“, období, kdy se expanze vesmíru rychle zrychlila, asi 10-33 sekund po Velkém třesku. Během inflace rostl vesmír z atomového měřítka na kosmické měřítko a jeho velikost stonásobně bilionkrát vzrostla. Energetické pole, které řídilo inflaci, stejně jako všechna kvantová pole, obsahovalo výkyvy. Tyto fluktuace, uzavřené do kosmického mikrovlnného pozadí jako vlny na zamrzlém rybníku, mohou obsahovat důkazy teorie strun.
Easther a jeho kolegové porovnávají rychlou kosmickou expanzi, ke které došlo těsně po Velkém třesku, s zvětšením fotografie a odhalením jednotlivých pixelů. Zatímco fyzika na Planckově stupnici vytvořila „zvlnění“ 10 až 35 metrů napříč, díky rozšíření vesmíru by kolísání mohlo nyní trvat mnoho světelných let.
Easther zdůraznil, že je dlouhá rána, že teorie strun by mohla zanechat měřitelné účinky na pozadí mikrovlny tím, že jemně změní vzorec horkých a chladných míst. Teorie strun je však experimentálně tak obtížně testovatelná, že každá šance se vyplatí vyzkoušet. Nástupci WMAP, jako je CMBPol a evropská mise Planck, budou měřit CMB s bezprecedentní přesností.
Úpravy CMB vyplývající z teorie strun se mohou lišit od standardní predikce teplotních rozdílů v pozadí kosmického mikrovlnného záření až o 1%. Nalezení malé odchylky od dominantní teorie však není bez precedensu. Jako příklad se změřená ortuť Merkuru lišila od toho, co předpovídal gravitační zákon Isaaca Newtona asi sedmdesát mil za rok. Obecná relativita, zákon gravitace Alberta Einsteina, by mohl vysvětlit rozpor způsobený jemnou warpem v časoprostoru od gravitační dráhy Slunce urychlující Merkurovu orbitu.
Další informace o schůzce „Beyond Einstein“ naleznete na adrese http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/.
Původní zdroj: Yale University News Release
