A világegyetem legkisebb hangszerei
Képzeld el, hogy minden, amit megérintesz, egy olyan dologból áll, ami igazából nincs is. Furcsa gondolat, de a húrelmélet pont ezt mondja.
Ha egy almát egyre kisebb darabokra vágsz, előbb molekulákat, majd atomokat és végül kvarkokat kapsz. A legtöbb fizikus azt hitte, ennél mélyebbre már nem lehet menni. A húrelmélet hívei viszont azt állították: mégiscsak van valami kisebb. Olyan apró rezgő húrok, amik egy protonhoz képest egy egész galaxishoz hasonlíthatók.
A gond csak az, hogy ezeket a húrokat soha senki nem látta. Ahhoz, hogy közvetlenül kimutassák őket, akkora energiára lenne szükség, mint egy egész galaxis. Ezért a húrelmélet évtizedekig csak szép elmélet maradt – matematikailag tökéletes, de kísérletileg igazolhatatlan.
Hogyan lehet bizonyítani valamit, amit nem lehet látni?
A Caltech, NYU és Barcelona kutatói most egészen más megközelítést választottak.
Nem húrokból indultak ki. Egyszerű szabályokat állítottak fel arról, hogyan viselkednek a részecskék extrém energiákon. Aztán csak hagyták, hogy a matematika elvégezze a munkáját. A meglepő eredmény: nem sokféle lehetőség jött ki, hanem egyetlen nagyon különleges minta – éppen a húrelmélet jellegzetes lenyomata.
„A húrok egyszerűen megjelentek” – mondja Clifford Cheung a Caltech-től. „Nem kerestük őket, mégis ott voltak a végeredményben.”
Az örökké növekvő létra
A hatvanas években a részecskegyorsítókban valami furcsaságot figyeltek meg. A részecskék összeütésekor mindig egy egész sorozatnyi részecske jött ki. Ezeknek különböző tömegeik és spinjeik volt, de nem random módon – egyfajta szabályos sorrendben jelentek meg, mint egy lépcsősor.
Az olasz Gabriele Veneziano megpróbította matematikailag leírni ezt a „tornyot”. Aztán a fizikusok rájöttek, hogy ez pontosan úgy nézhetik, ahogy egy rezgő húr harmonikusai.
Egy gitárhúr megpendítésekor nemcsak a főhang jön ki, hanem több túlhang is. A húrelmélet szerint a részecskék is ilyen különböző rezgési módjai lehetnek a apró húroknak. Egy rezgésmintából foton jön ki, másikból elektron, harmadikból akár gravitáció is.
A legnagyobb puzzle megoldása?
A kvantummechanika és a gravitáció együveletessége évtizedekig problémás volt. Einstein elmélete nagy léptékben csodálatosan működött, butikban állt, hogy kombi