Израильский физик Эдуардо Гэндельман из Университета Бен-Гуриона предложил необычную модификацию теории струн, которая может “вытащить” ее из тупика. Работа опубликована в журнале The European Physical Journal C (EPJC).
Теория струн долгое время считалась самым перспективным кандидатом на роль «теории всего» — модели, которая объясняет и элементарные частицы, и силы природы как вибрации крошечных энергетических “струн”. Но с начала 2000-х стало ясно: большинство решений уравнений теории струн никак не соответствуют наблюдаемой Вселенной. Особенно плохо теория справлялась с двумя вещами: объяснением ускоряющегося расширения Вселенной (темной энергии) и построением работающей теории квантовой гравитации.
Суть проблемы в том, что теория струн предсказывает не одну Вселенную, а 10 в степени 500 возможных вариантов — с разными наборами частиц и сил. Это называют “ландшафтом” теории струн. Но оказалось, что за пределами этого “ландшафта” лежит “болото” — бесконечное множество математически возможных, но физически невозможных моделей. Большинство версий теории струн, которые могли бы описать нашу реальность, почему-то оказываются именно в этом болоте.
Чтобы отделить рабочие модели от неработающих, ученые предложили специальные ограничения «болота» (swampland constraints). Но оказалось, что если этим ограничениям следовать строго, то наша реальная Вселенная (с ее темной энергией и ранним взрывным расширением — инфляцией) попадает как раз в “болото”, а не в “ландшафт”.
В своей новой работе Гэндельман предложил изменить один важный параметр в теории: напряжение струн, то есть то, насколько они “тугие”. Обычно это значение просто задается вручную — как постоянная величина. Но Гэндельман предлагает модель, в которой напряжение возникает само — динамически, в зависимости от поведения самих струн.
Напряжение связано с так называемой планковской шкалой — минимальным масштабом в природе, ниже которого невозможно заглянуть. Именно на этой шкале формулируются большинство ограничений теории. Если напряжение и планковская шкала становятся переменными, то и сами ограничения начинают ослабевать.
“Когда напряжение струн и планковская шкала становятся большими, ограничения теряют силу. А значит, такая теория уже не в болоте, а в реальности”, — пояснил Гэндельман.
Если выводы ученого подтвердятся, это может спасти теорию струн как рабочую модель Вселенной. Его подход позволяет объяснить и раннюю инфляцию, и темную энергию — то есть делает теорию совместимой с наблюдениями, не нарушая при этом фундаментальные принципы науки.
Ранее в Японии создали транзисторы нового поколения.