LHC能测试弦理论吗? Bashny.Net

(英语).



弦理论,即终极理论,是真理的神话仲裁者,预示着科学的终结. 被赞颂为它的优美和优雅,弦理论,和之前没有的理论一样,不仅吸引了物理学家的注意,也吸引了公众的注意. 弦理论家们大胆地走了 人类脚还没有走的地方: 探索奇妙的新世界,10^500左右, 其中大部分是无法居住的。 他们带回了额外的维度,超对称性,以及调和爱因斯坦的相对论与"标准模型"的一般理论的希望. 不止如此,不仅仅是一个承诺,而且是一个事实:他们说他们做到了。 唯一剩下的就是测试它们.

大型强力对撞机(LHC)在人类长期无法接触的一系列能量中运行,在短暂的休息后再次潜入未知的. 新的发射是一个前所未有的机会,可以在最小的距离上研究基本物质的结构,降至千分之一的倍径。 这是否有助于证实弦理论家的正确性,即每件事物都是由弦所制成的,即任何地方都存在量子引力的无形回路?

正如科学中经常发生的情况,答案是:它取决于你要求什么.

弦理论起先试图描述80年代的强大核力量. 而虽然它很快被更成功的量子染色体动力学理论(quarks,gluons等)所超越,但弦在描述强相互作用方面仍然起重要作用. 以所构想的瑞典城市命名的“Lund字符串模型”描述了使用称为字符串的流管的葡萄糖的相互作用。 伸展它们,绳子就会被二次粒子冲出 这种所谓的“弦分裂”是许多计算机模型的一个组成部分,这些模型是准确预测LHC散射事件所必需的。

821-19983 (中文(简体) ).



Lund的字符串模型早已被使用,没有人期望LHC数据能给出任何新的信息. 除了处理弦,这个模型与弦理论几乎没有共同点,我们知道并喜欢这个理论. 朗德模型是一种近似,可以补充粒子相互作用的标准模型;它与结合重力和标准模型无关,它不使用额外的维度和超对称.

那么,假设我们所有粒子都是带有一定振动的弦, 具有额外维度和超对称性的理论, 以及无休止地争论它相对于循环量子引力的优越性的终极理论呢?

字符串可以被更高的模式所兴奋,这是字符串理论的预测特征,原则上是可观察到的. 这些激出需要的能量取决于弦理论额外维度的半径:半径越小,激出弦所需的能量就越多. 最自然的场景将额外维度的半径放入了字符串:大约是10^19 GeV. 在这种情况下,弦理论在LHC的搜索半径之外是无可救药的,LHC正在获得最高104GeV,甚至考虑到最新的升级.

如果弦理论的额外维度相当大,并且在LHC的可探测范围内,它们可能相当明显. 微小黑洞的产生是一个预测. 这个过程是可能的,因为额外的维度使得短距离上的重力比一般相对论的三维理论所预测的更强. 出于同样的原因,如果额外维度较大,在LHC生产重力四分法就有可能. 这些现象可以导致某些被观测到的效应,这些效应是经过详细计算的.

光是额外的维度并不能告诉我们弦理论是正确的,因为它只是一个完整的理论中的一个成分. 然而,如果我们能找到额外维度的证据,那将是弦理论的有力论据,并会出现一个真正的弦现象,可以在弦球或其他方面表现出来. 额外的测量是在LHC测试弦理论的最佳方法.

物理学家们仔细地测试了之前的LHC的发射,以发现黑洞或地沟的外观,而这些地洞或地沟可以有他们支持额外维度的发言权. 他们什么都没找到 这些现象仍然有可能表现在更高的能源投资中,但相信这一点的科学家越来越少.

超对称是弦理论的又一后果,如果被发现,会成为弦理论的强词,但不是弦理论的确定确认. 超对称预测出所有粒子都有对. 因为我们还没有找到已知粒子的超对称伴侣,超对称必须被打破,以至于伙伴粒子太重而无法被观察到.

在LHC开始运行前,有广泛的论点认为在第一次发射时会获得伙伴粒子. 他们更光荣地基于这个想法的技术美,即假设本身. 但他们什么都没找到 与其他测量一样,LHC的进一步工作有望仍能揭示出未知粒子的痕迹.

你可能想知道LHC支持弦理论的可能性有多大? 反问: 如果你迷上Xyusha,她说她下班后会自由出行,大约晚上八点,但十点不出现,她10:05来的机会有多大? 这里。 虽然从未承诺过会有新的层面,但希望最坏。

弦理论家不再等待最终理论. 他们将字符串理论视为一种工具,可以使标准模型中复杂的计算得以进行,产生出先前未知的数据. 他们还有工作要做。

你看,对标准模型的了解和纸上的理论是一回事。 能够实际解决描述特定系统的等式是另一回事。 理论物理学家常用的方法在很多粒子强烈相互作用的情况下不起作用,例如LHC大原子核(重离子)相撞后产生的夸克-克卢翁等离子. 但在这种情况下,弦理论中发展出的方法提供了新的解决方案.

弦理论有助于用所谓的测量-引力双相来描述夸克-克吕翁等离子体,它表现为弦理论中更普遍的二相性的特殊表现. 校准-重力双相可被用来将复杂而紧密相接的系统映射为完全不同的系统,更便于工作. 事实上,这种双重性已经被用来预测LHC的夸克-克luon等离子体,尤其是通过夸克-克luon等离子体的粒子的能量损失.

科学史正呈螺旋形发展. 弦理论再次被用来描述核相互作用.

不幸的是,弦理论家的预测与数据并不完全一致. 夸克-克吕翁等离子体没有像想的那样强烈地受约束,因此它超越了测量-重力双重性的良好工作. 因此LHC实际上测试了弦理论.

下一次重离子发射很可能会在今年晚些时候进行,在此过程中会出现更多的数据,使物理学家能够更好地研究夸克-克luon等离子体. 情况并不像目前看起来那么明显,只是因为在重离子的物理中,很难清楚地区分任何东西。 所以谁知道,也许测量引力的双重性会得到第二道风.

能否用弦理论来形容强烈约束的物质状态,把它说成是万物理论的候选词? 乍一看,没有。 这些都是完全不同的问题:不同的系统,不同的测试,不同的结论. 然而,许多弦理论家认为,由于弦理论是一种能够描述量子引力的理论,它提出弦理论将是描述自然整体的正确理论. 结论是不合逻辑的,但科学家们并没有放弃,相信弦理论会在某些实验中找到确认. 如果不是在LHC, 然后在别的地方。

正如浪漫小说教导我们的那样,虽然你梦想着一个超对称的公主,但你的命运可以住在你隔壁,表现为帮助你解决复杂问题的女孩. 也许物理学家有一天会和弦理论建立稳定的关系 当现实最终取代了梦想时. 然后LHC就可以测试新关系的力量以及这种新爱好有多严重. 已出版

P. S. 记住,只是改变我们的消费——我们一起改变世界!

资料来源:hi-news.ru。