Znanstvenici pronašli praktičan test za teoriju struna
Znanstvenici pronašli praktičan test za teoriju struna
Znanstvenici sa Sveučilišta Towson, Maryland, identificirali su praktičan test teorije struna temeljen na kretanju planeta, satelita i asteroida. Ovaj test podsjeća na poznati Galileov test gravitacije kada je navodno bacao kugle s vrha tornja u Pisi.
Teorija struna poznata je kao teorijski okvir razumijevanja svih sila u Svemiru (tzv. ‘teorija svega‘), te ne može biti testirana sadašnjim instrumentima jer je razina energije i veličina razmjera koju podrazumijeva ova teorija previše ekstremna za današnju tehnologiju.
Ipak, nadahnuti Galileo Galilejom i Isaac Newtonom, znanstvenici sa Sveučilišta Towson tvrde kako precizna mjerenja pozicija svemirskih tijela unutar Sunčeva sustava mogu otkriti veoma male razlike u onome što je predviđeno od strane opće teorije relativnosti i principa ekvivalencije, ili uspostaviti nove granice mjerenja učinaka teorije struna. Ovaj rad znanstvenici sa Sveučilišta Towson objavili su u znanstvenom časopisu Classical and Quantum Gravity.
Teorija struna mogla bi pružiti poveznicu između naše dvije najbolje testirane, ali nekompatibilne, teorije koje opisuju sve što znamo u fizici. Riječ je o Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti i teoriji kvantnog polja.
Video – Dr. James Overduin objašnjava zašto nam je potrebna jedinstvena teorija u fizici
Teorija struna tvrdi da se sva materija i energija u Svemiru sastoji od jednodimenzionalnih struna. Za strune se smatra kako su kvintilijun puta manje od atoma vodika i samim time presićušne da bi se detektirale. Isto tako, pronalazak struna u ubrzivačima čestica zahtijevalo bi milijun puta više energije nego što je bilo potrebno da se otkrije poznati Higgsov bozon.
„Znanstvenici su se šalili kako je teorija struna obećavajuća… I uvijek će biti obećavajuća… Sve to zbog nedostatka mogućnosti testiranja,“ Dr. James Overduin s odjela za fiziku, astronomiju i geoznanosti na Sveučilištu Towson. „Ono što smo otkrili je jednostavna metoda za otkrivanje pukotina u općoj teoriji relativnosti koje se mogu objasniti teorijom struna,“ ističe Overduin, koji je ujedno bio i voditelj projekta.
Overduin i njegova skupina – koja uključuje preddiplomske studente Jack Mitcham i Zoey Warecki – proširila je koncept koji je predložen od strane Galilea i Newtona kako bi objasnili gravitaciju.
Legenda govori kako je Galileo bacio dvije kugle različite težine sa vrha tornja u Pisi kako bi demonstrirao da će obje pasti u isto vrijeme na zemlju. Nakon njega Newton je shvatio da je isti eksperiment izveden od strane majke prirode u Svemiru, gdje planeti i njihovi sateliti kontinuirano padaju jedni prema drugima, kao što ujedno i kruže oko svojih zajedničkih centara mase. Newton je koristio teleskop kako bi uvidio da Jupiter i njegovi sateliti padaju s jednakim ubrzanjem prema Suncu.
Isti test može se koristiti za teoriju struna, govori Overduin. Od prije znamo da se gravitacijsko polje odnosi prema svim vrstama materije i energije s točno određenom snagom. No, teorija struna predviđa kršenje principa ekvivalencije jer uključuje nova polja koja se različito odnose prema objektima drugačije kompozicije. To uzrokuje veće ubrzanje, čak i kada se nalaze u istom gravitacijskom polju.
Nadovezujući se na rad Kenneth Nordtvedta i suradnika, početkom 70-ih, Overduin i njegovi suradnici razmotrili su tri moguća scenarija kršenja principa (dijelovi trećeg Keplerovog zakona planetarnih gibanja, odstupanje od stabilne Lagrangeove točke i orbitalna polarizacija – gdje udaljenost između dva tijela, kao što su Zemlja i Mjesec, oscilira zbog razlika u ubrzanju prema trećem tijelu, kao što je Sunce).
Do danas ne postoje dokazi za bilo koji od tih efekata. No, sva promatranja u znanosti uključuju određeni stupanj eksperimentalne neizvjesnosti. Pristup Overduinovog tima upravo se temelji na korištenju eksperimentalnih neizvjesnosti za dobivanje gornje granice mogućih kršenja principa ekvivalencije od strane planeta, satelita i Trojanskih asteroida u Sunčevu sustavu.
Izvori/dodatno čitanje:
Towson University, Scientists find a practical test for string theory, Phys.org, 2014.
Towson University, , Youtube.com, 2011.
