Φυσικοί σκέφτονται ένα πείραμα για τη δοκιμασία της θεωρίας χορδών

Πηγή: SLAC, 8 Φεβρουαρίου 2006

Υπό ορισμένους όρους η θεωρία χορδών λύνει πολλά ζητήματα από αυτά που βασανίζουν τους φυσικούς, αλλά μέχρι σήμερα υπάρχει ένα σημαντικό πρόβλημα με αυτή τη θεωρία  - δεν μπόρεσε ποτέ να δοκιμαστεί στην πράξη. Στο κέντρο γραμμικού επιταχυντή SLAC του Στάνφορντ οι επιστήμονες  έχουν βρει τώρα έναν τρόπο να εξετάσουν αυτήν την επαναστατική θεωρία, η οποία προϋποθέτει ότι υπάρχουν 10 ή 11 διαστάσεις στο σύμπαν μας.

Τον Δεκέμβριο του 2005, η Joanne Hewett, ο Thomas Rizzo και ο σπουδαστής Ben Lillie δημοσίευσαν ένα άρθρο στο Physical Review Lettersς που έδειξαν θεωρητικά πώς να μετρηθούν οι διαστάσεις που υπάρχουν στο Σύμπαν. Καθορίζοντας λοιπόν τον αριθμό των διαστάσεων που υπάρχουν ελπίζουν οι Hewett και Rizzo είτε να επιβεβαιωθεί είτε να απορριφθεί η θεωρία των χορδών κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες.

Οι πρώτες τρεις διαστάσεις, το μήκος, το ύψος και το πλάτος, είναι γνωστές σε όλες μας. Η τέταρτη διάσταση είναι ο χρόνος. Αλλά ποιές είναι αυτές οι πρόσθετες διαστάσεις; "Φανταστείτε ένα χοντρό σχοινί να τεντώνεται μεταξύ των ουρανοξυστών", λέει η Hewett. "Εάν προσέξετε από μακριά το σχοινί μοιάζει με μια γραμμή. Αλλά εάν το προσέξετε από κοντά μπορείτε να δείτε ότι το σχοινί είναι παχύ και στρογγυλό". Οι πρόσθετες διαστάσεις που τίθενται ως αίτημα στη θεωρία χορδών είναι όπως το σχοινί με ένα μυρμήγκι πάνω σε αυτό. Είναι πάρα πολύ μικρό για να το δούμε εκτός κι αν το παρατηρούμε από κοντά.

Οι Hewett και Rizzo διαπίστωσαν ότι οι μικροσκοπικές μαύρες τρύπες, που είναι μικρότερες και από τον πυρήνα ενός ατόμου, πρέπει να τους αφήσουν να πάνε αρκετά κοντά για να καθορίσουν τον αριθμό των πρόσθετων διαστάσεων. Εάν οι επιστήμονες επρόκειτο να συνθλίψουν μαζί  δύο πρωτόνια υψηλής ενέργειας θα μπορούσαν θεωρητικά να φτιάξουν μια τέτοια μικροσκοπική μαύρη τρύπα. Αυτό το αντικείμενο διασπάται γρήγορα και εκπέμπει πάνω από μια δωδεκάδα διαφορετικά είδη σωματιδίων, όπως ηλεκτρόνια, νετρίνα, και φωτόνια που είναι εύκολο να ανιχνευθούν. Χρησιμοποιώντας τις προβλεφθείσες ιδιότητες της διάσπασης αυτών των νετρίνων, η Hewett και ο Rizzo έλυσαν σύνθετες εξισώσεις για να διαπιστώσουν ότι το σύμπαν μας μπορεί να έχει περισσότερες από 10 ή 11 διαστάσεις - πάρα πολλές διαστάσεις για να εξηγηθούν από τη θεωρία χορδών.

"Οι υπολογισμοί ήταν τόσο ογκώδεις, έπρεπε να κάνουμε ακραία χρήση του υπολογιστή Babar στο Unix", λέει ο Rizzo.

Φυσικά, η θεωρία χορδών δεν έχει εξεταστεί ακόμα - είναι απαραίτητα τα πειραματικά στοιχεία. Η μεγαλύτερη πειραματική δοκιμή θα είναι να εξετάσουν την διάσπαση των μικροσκοπικών μαύρων οπών μέσα στο Μεγάλο Συγκρουστή Αδρονίων ((LHC) του CERN  όταν ξεκινήσει η λειτουργία του το προσεχές έτος. "Εάν δουν μαύρες τρύπες στο LHC, θα γίνουν σίγουρα αυτά τα πειράματα", λέει η Hewett, "Θα είναι λοιπόν μια ελπιδοφόρος προσέγγιση στη δοκιμασία της ισχύος της θεωρίας χορδών."