Kolikon kaksi puolta värisevät samalla nauhalla
Albert Einstein ei koskaan onnistunut luomaan yhtenäistä teoriaa, joka selittäisi koko maailman yhdessä yhtenäisessä rakenteessa. Vuosisadan aikana tutkijat yhdistivät kolme neljästä tunnetusta fyysisestä voimasta standardimalliksi. Jäljellä on kuitenkin neljäs voima, painovoima, joka ei oikein sovi tähän mysteeriin.
Tai ehkä se on?
Kuuluisaan amerikkalaiseen Princetonin yliopistoon liittyvien fyysikkojen löytöjen ja päätelmien ansiosta on nyt mahdollisuus sovittaa Einsteinin teoriat kvanttimekaniikan hallitsemaan alkuainehiukkasten maailmaan.
Vaikka se ei ole vielä "kaiken teoria", yli kaksikymmentä vuotta sitten tehty ja vielä täydennetty työ paljastaa hämmästyttäviä matemaattisia kuvioita. Einsteinin painovoimateoria muiden fysiikan alojen kanssa - ensisijaisesti subatomisten ilmiöiden kanssa.
Kaikki alkoi 90-luvulla löydetyistä jalanjäljistä Igor Klebanov, fysiikan professori Princetonissa. Vaikka itse asiassa meidän pitäisi mennä vielä syvemmälle, 70-luvulla, kun tiedemiehet tutkivat pienimpiä subatomisia hiukkasia ns. kvarkit.
Fyysikot pitivät omituisena, että riippumatta siitä, kuinka paljon energiaa protonit törmäsivät, kvarkit eivät päässeet pakoon - ne pysyivät aina loukussa protonien sisällä.
Yksi tämän asian parissa työskentelevistä oli Aleksanteri Poljakovmyös fysiikan professori Princetonissa. Kävi ilmi, että kvarkit "liimaavat" yhteen silloisten uusien nimettyjen hiukkasten avulla ylistä minua. Jonkin aikaa tutkijat ajattelivat, että gluonit voisivat muodostaa "jonoja", jotka sitovat kvarkeja yhteen. Poljakov näki yhteyden hiukkasteorian ja stru teoriamutta ei pystynyt perustelemaan tätä millään todisteella.
Myöhempinä vuosina teoreetikot alkoivat ehdottaa, että alkuainehiukkaset olivat itse asiassa pieniä värähtelevien kielten paloja. Tämä teoria on onnistunut. Sen visuaalinen selitys voi olla seuraava: aivan kuten viulussa värähtelevä kieli synnyttää erilaisia ääniä, fysiikassa jousivärähtely määrää hiukkasen massan ja käyttäytymisen.
Vuonna 1996 Klebanov yhdessä opiskelijan (ja myöhemmin tohtoriopiskelijan) kanssa Stephen Gubser ja tutkijatohtori Amanda Pitt, käytti merkkijonoteoriaa gluonien laskemiseen ja vertasi sitten tuloksia merkkijonoteoriaan.
Ryhmän jäsenet olivat yllättyneitä siitä, että molemmat lähestymistavat tuottivat hyvin samanlaisia tuloksia. Vuotta myöhemmin Klebanov tutki mustien aukkojen absorptionopeutta ja havaitsi, että tällä kertaa ne olivat täsmälleen samat. Vuotta myöhemmin kuuluisa fyysikko Juan Maldacena löysi vastaavuuden painovoiman erityismuodon ja hiukkasia kuvaavan teorian välillä. Seuraavina vuosina muut tutkijat työskentelivät sen parissa ja kehittivät matemaattisia yhtälöitä.
Menemättä näiden matemaattisten kaavojen hienouksiin, kaikki johtui siitä, että hiukkasten gravitaatio- ja alaatomivuorovaikutus ovat kuin saman kolikon kaksi puolta. Toisaalta se on laajennettu versio painovoimasta, joka on otettu Einsteinin yleisestä suhteellisuusteoriasta vuonna 1915. Toisaalta se on teoria, joka kuvaa karkeasti subatomisten hiukkasten käyttäytymistä ja niiden vuorovaikutusta.
Klebanovin työtä jatkoi Gubser, josta tuli myöhemmin fysiikan professori... Princetonin yliopistossa tietysti, mutta valitettavasti hän kuoli muutama kuukausi sitten. Hän väitti vuosien varrella, että neljän vuorovaikutuksen suuri yhdistäminen painovoiman kanssa, mukaan lukien merkkijonoteorian käyttö, voisi viedä fysiikan uudelle tasolle.
Matemaattiset riippuvuudet täytyy kuitenkin jollakin tavalla vahvistaa kokeellisesti, ja tämä on paljon pahempaa. Tähän mennessä ei ole tehty kokeilua.
Katso myös:
