Дві сторони медалі вібрують на одній струні

Альберту Ейнштейну так і не вдалося створити єдину теорію, яка пояснювала б весь світ в одній зв'язковій структурі. Протягом століття дослідники об'єднали три із чотирьох відомих фізичних сил у те, що вони назвали Стандартною моделлю. Проте залишилася четверта сила, гравітація, яка зовсім укладається у цю загадку.

Чи, може, це так?

Завдяки відкриттям та висновкам фізиків, пов'язаних зі знаменитим американським Прінстонським університетом, тепер є тінь шансу примирити теорію Ейнштейна зі світом елементарних частинок, яким править квантова механіка.

Хоча це ще не «теорія всього», роботи, проведені понад двадцять років тому і досі доповнювані, виявляють дивовижні математичні закономірності. Теорія гравітації Ейнштейна з іншими областями фізики – насамперед із субатомними явищами.

Все почалося зі слідів, знайдених у 90-х роках Ігор Клебанов, професор фізики у Прінстоні. Хоча насправді слід піти ще глибше, у 70-ті роки, коли вчені вивчали найдрібніші субатомні частки, звані кварками.

Фізикам здалося дивним, що незалежно від того, з якою енергією стикаються протони, кварки не можуть звільнитися - вони незмінно залишаються замкненими всередині протонів.

Одним із тих, хто працював над цим питанням, був Олександр Поляковтакож професор фізики у Прінстоні. Виявилося, що кварки «склеєні» між собою тоді новими названими частинками похвали мене. Якийсь час дослідники вважали, що глюони можуть утворювати «струни», що зв'язують кварки разом. Поляков бачив зв'язок між теорією частинок і стру теоріян., але не зміг підтвердити це жодними доказами.

У наступні роки теоретики почали припускати, що елементарні частинки насправді є маленькими шматочками вібруючих струн. Ця теорія стала успішною. Його наочне пояснення може бути наступним: подібно до того, як вібруюча струна в скрипці породжує різні звуки, коливання струн у фізиці визначають масу та поведінку частки.

У 1996 році Клебанов разом зі студентом (а пізніше докторантом) Стівен Губсер та постлікарський науковий співробітник Аманда Піт, використовував теорію струн для обчислення глюонів, а потім порівняв результати з теорією струн.

Члени команди були здивовані тим, що обидва підходи дали дуже схожий результат. Через рік Клебанов вивчив швидкості поглинання чорними дірками та виявив, що цього разу вони точно збігаються. Через рік відомий фізик Хуан Малдасена виявив відповідність між особливою формою гравітації та теорією, що описує частки. У наступні роки над ним працювали інші вчені та розробляли математичні рівняння.

Не вдаючись до тонкощів цих математичних формул, все зводилося до того, що гравітаційна та субатомна взаємодія частинок – це як дві сторони однієї медалі. З одного боку, це розширена версія гравітації, взята із загальної теорії відносності Ейнштейна 1915 р. З іншого боку, це теорія, яка приблизно визначає поведінку субатомних частинок та їхню взаємодію.

Роботу Клебанова продовжив Губсер, який згодом став професором фізики в… Прінстонському університеті, звичайно, але, на жаль, він помер кілька місяців тому. Саме він протягом багатьох років стверджував, що велике поєднання чотирьох взаємодій з гравітацією, включаючи використання теорії струн, може вивести фізику нового рівня.

Проте математичні залежності мають бути якимось чином підтверджені експериментально, а з цим справа набагато гірша. До цього часу немає експерименту, щоб зробити це.