Две стороны медали вибрируют на одной струне

Альберту Эйнштейну так и не удалось создать единую теорию, объясняющую весь мир в одной связной структуре. В течение столетия исследователи объединили три из четырех известных физических сил в то, что они назвали Стандартной моделью. Однако осталась четвертая сила, гравитация, которая не совсем укладывается в эту загадку.

Или, может быть, это так?

Благодаря открытиям и выводам физиков, связанных со знаменитым американским Принстонским университетом, теперь есть тень шанса примирить теории Эйнштейна с миром элементарных частиц, которым правит квантовая механика.

Хотя это еще не «теория всего», работы, проведенные более двадцати лет назад и до сих пор дополняемые, обнаруживают удивительные математические закономерности. Теория гравитации Эйнштейна с другими областями физики — прежде всего с субатомными явлениями.

Все началось со следов, найденных в 90-х годах Игорь Клебанов, профессор физики в Принстоне. Хотя на самом деле следует пойти еще глубже, в 70-е годы, когда ученые изучали мельчайшие субатомные частицы, называемые кварками.

Физикам показалось странным, что независимо от того, с какой энергией сталкиваются протоны, кварки не могут высвободиться — они неизменно остаются запертыми внутри протонов.

Одним из тех, кто работал над этим вопросом, был Александр Поляковтакже профессор физики в Принстоне. Оказалось, что кварки «склеены» между собой тогда еще новыми названными частицами похвали меня. Некоторое время исследователи считали, что глюоны могут образовывать «струны», связывающие кварки вместе. Поляков видел связь между теорией частиц и стру теориян., но не смог подтвердить это никакими доказательствами.

В последующие годы теоретики начали предполагать, что элементарные частицы на самом деле представляют собой маленькие кусочки вибрирующих струн. Эта теория стала успешной. Его наглядное объяснение может быть следующим: подобно тому, как вибрирующая струна в скрипке порождает различные звуки, колебания струн в физике определяют массу и поведение частицы.

В 1996 году Клебанов вместе со студентом (а позже докторантом) Стивен Губсер и постдокторский научный сотрудник Аманда Пит, использовал теорию струн для вычисления глюонов, а затем сравнил результаты с теорией струн для.

Члены команды были удивлены тем, что оба подхода дали очень похожий результат. Через год Клебанов изучил скорости поглощения черными дырами и обнаружил, что на этот раз они точно совпадают. Год спустя известный физик Хуан Мальдасена обнаружил соответствие между особой формой гравитации и теорией, описывающей частицы. В последующие годы над ним работали другие ученые и разрабатывали математические уравнения.

Не вдаваясь в тонкости этих математических формул, все сводилось к тому, что гравитационное и субатомное взаимодействие частиц — это как две стороны одной медали. С одной стороны, это расширенная версия гравитации, взятая из общей теории относительности Эйнштейна 1915 г. С другой стороны, это теория, которая приблизительно описывает поведение субатомных частиц и их взаимодействие.

Работу Клебанова продолжил Губсер, впоследствии ставший профессором физики в… Принстонском университете, конечно, но, к сожалению, он умер несколько месяцев назад. Именно он на протяжении многих лет утверждал, что великое объединение четырех взаимодействий с гравитацией, включая использование теории струн, может вывести физику на новый уровень.

Однако математические зависимости должны быть каким-то образом подтверждены экспериментально, а с этим дело обстоит намного хуже. До сих пор нет эксперимента, чтобы сделать это.