Billedkredit: Hubble
Forskere, der studerer Big Bang, siger, at det er muligt, at strengteori en dag kan testes eksperimentelt via målinger af Big Bangs efterglød.
Richard Easther, assisterende professor i fysik ved Yale University, vil diskutere muligheden på et møde på Stanford University onsdag den 12. maj med titlen "Beyond Einstein: From the Big Bang to Black Holes." Easthers kolleger er Brian Greene fra Columbia University, William Kinney fra universitetet i Buffalo, SUNY, Hiranya Peiris fra Princeton University og Gary Shiu fra University of Wisconsin.
Stringteori forsøger at forene fysik for det store (tyngdekraften) og det lille (atomet). Disse beskrives nu af to teorier, generel relativitet og kvante teori, som begge sandsynligvis er ufuldstændige.
Kritikere har foragtet strengteori som en ”filosofi”, der ikke kan testes. Resultaterne af Easther og hans kolleger antyder imidlertid, at observationsbevis, der understøtter strengteori, kan findes i omhyggelige målinger af den kosmiske mikrobølgebakgrund (CMB), det første lys, der dukker op efter Big Bang.
”I Big Bang, den mest magtfulde begivenhed i Universets historie, ser vi de krævede energier for at afsløre de subtile tegn på strengteori,” sagde Easther.
Stringteori afslører sig kun over ekstreme små afstande og ved høje energier. Planck-skalaen måler 10-35 meter, den teoretiske korteste afstand, der kan defineres. Til sammenligning er et lille brintatom, 10-10 meter på tværs, ti billioner billioner gange så bredt. Tilsvarende genererer de største partikelacceleratorer energier på 1015 elektron volt ved at kollidere subatomære partikler. Dette energiniveau kan afsløre kvanteteoriens fysik, men er stadig nogenlunde en billion gange lavere end den energi, der kræves for at teste strengteori.
Forskere siger, at de grundlæggende kræfter i universet - tyngdekraft (defineret ved generel relativitet), elektromagnetisme, "svage" radioaktive kræfter og "stærke" nukleare kræfter (alle defineret ved kvanteteori) - blev forenet i den store energi-flash af Big Bang, når al materie og energi var begrænset i en subatomær skala. Selvom Big Bang fandt sted for næsten 14 milliarder år siden, var dens efterglød, CMB, stadig tæpper over hele universet og indeholder en fossiliseret registrering af de første øjeblikke af tid.
Wilkinson Microbølgeovn anisotropy Probe (WMAP) studerer CMB og detekterer subtile temperaturforskelle inden for denne stort set ensartede stråling, der glødende ved kun 2,73 grader over absolutte nul. Ensartetheten er bevis på ”inflation”, en periode, hvor universets udvidelse accelererede hurtigt, ca. 10-33 sekunder efter Big Bang. Under inflationen voksede universet fra en atomskala til en kosmisk skala, hvilket øgede sin størrelse hundrede billioner billioner gange. Energifeltet, der drev inflation, ligesom alle kvantefelter, indeholdt udsving. Disse udsving, der er fastlåst i den kosmiske mikrobølgebakgrund som bølger på et frossent dam, kan indeholde bevis for strengteori.
Easther og hans kolleger sammenligner den hurtige kosmiske ekspansion, der fandt sted lige efter Big Bang, til at forstørre et fotografi for at afsløre individuelle pixels. Mens fysik i Planck-skalaen lavede en “krusning” 10-35 meter på tværs, takket være universets udvidelse kan udsvingene nu spænde over mange lysår.
Lettere understreges det er et langskud, at strengteori muligvis efterlader målbare effekter på mikrobølgebaggrunden ved subtilt at ændre mønsteret på varme og kolde pletter. Imidlertid er strengteori så svært at teste eksperimentelt, at enhver chance er værd at prøve. Efterfølgere til WMAP, såsom CMBPol og den europæiske mission, Planck, vil måle CMB med en hidtil uset nøjagtighed.
Ændringerne til CMB, der stammer fra strengteori, kunne afvige fra standardforudsigelsen for temperaturforskelle i den kosmiske mikrobølgebakgrund med op til 1%. At finde en lille afvigelse fra en dominerende teori er imidlertid ikke uden præcedens. Som et eksempel adskiller den målte bane til Merkur sig fra, hvad der blev forudsagt af Isaac Newtons tyngdekraftlov med omkring 70 miles om året. Generel relativitet, Albert Einsteins tyngdekraftlov, kunne redegøre for uoverensstemmelsen forårsaget af et subtilt varp i rumtiden fra Solens tyngdekraft, der fremskynder Merkurius bane.
Se http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ for mere information om mødet "Beyond Einstein".
Original kilde: Yale University News Release
