Ideen om “Teorien om alt” er lokkende - at vi på en eller anden måde kunne forklare alt det, der er. Men nu opdagede et forskerteam ledet af forskere fra Imperial College London uventet, at denne strengteori også synes at forudsige opførslen af sammenfiltrede kvantepartikler. Da denne forudsigelse kan testes i laboratoriet, siger forskerne, at de nu kan teste strengteori.
"Hvis eksperimenter viser, at vores forudsigelser om kvanteforvikling er korrekte, vil dette vise, at strengteori 'fungerer' til at forudsige opførslen af sammenfiltrede kvantesystemer, 'sagde professor Mike Duff, hovedforfatter af undersøgelsen.
Stringteori blev oprindeligt udviklet til at beskrive de grundlæggende partikler og kræfter, der udgør vores univers, og har været en favoritkonkurrence blandt fysikere for at give os mulighed for at forene det, vi ved om det utroligt lille fra partikelfysik med vores forståelse af det meget store fra vores studier af kosmologi. Brug af teorien til at forudsige, hvordan sammenfiltrede kvantepartikler opfører sig, giver den første mulighed for at teste strengteori ved eksperiment.
Men - i det mindste i øjeblikket - vil forskerne ikke kunne bekræfte, at strengteori faktisk er måden at forklare alt det, bare hvis det faktisk fungerer.
"Dette vil ikke være et bevis på, at strengteori er den rigtige 'teori for alt', som kosmologer og partikelfysikere søger," sagde Duff. ”Det vil dog være meget vigtigt for teoretikere, fordi det vil demonstrere, om strengteori fungerer, også selvom dens anvendelse er i et uventet og ikke-forbundet fysikområde.”
Stringteori er en teori om tyngdekraft, en udvidelse af den generelle relativitet, og den klassiske fortolkning af strenge og braner er, at de er kvantemekanisk vibrerende, udvidede ladede sorte huller. Teorien antager, at elektronerne og kvarkerne i et atom ikke er 0- dimensionelle objekter, men 1-dimensionelle strenge. Disse strenge kan bevæge sig og vibrere, hvilket giver de observerede partikler deres smag, ladning, masse og spin. Strengene laver lukkede løkker, medmindre de støder på overflader, kaldet D-branes, hvor de kan åbnes op i 1-dimensionelle linjer. Slutpunkterne på strengen kan ikke bryde D-branen, men de kan glide rundt på den.
Duff sagde, at han sad på en konference i Tasmanien, hvor en kollega præsenterede de matematiske formler, der beskriver kvanteforvikling, da han indså noget. ”Jeg genkendte pludselig hans formler som mager dem, jeg havde udviklet et par år tidligere, mens jeg brugte strengteori til at beskrive sorte huller. Da jeg vendte tilbage til England kontrollerede jeg mine notesbøger og bekræftede, at matematik fra disse meget forskellige områder faktisk var identisk. ”
Duff og hans kolleger indså, at den matematiske beskrivelse af mønsteret af sammenfiltring mellem tre qubits ligner den matematiske beskrivelse i strengteori for en bestemt klasse af sorte huller. Ved at kombinere deres viden om to af de mærkeligste fænomener i universet, sorte huller og kvanteforvikling blev de således klar over, at de kunne bruge strengteori til at producere en forudsigelse, der kunne testes. Ved hjælp af strengteorien matematik, der beskriver sorte huller, forudsagde de mønsteret af sammenfiltring, der vil opstå, når fire qubits er sammenfiltret med hinanden. (Svaret på dette problem er ikke blevet beregnet før.) Selvom det teknisk er vanskeligt at gøre, kunne mønsteret af sammenfiltring mellem fire sammenfiltrede qubits måles i laboratoriet og nøjagtigheden af denne forudsigelse testet.
Opdagelsen af, at strengteori ser ud til at fremsætte forudsigelser om kvanteforvikling er helt uventet, men fordi kvanteforviklinger kan måles i laboratoriet, betyder det faktisk, at der endelig er måde - forskere kan teste forudsigelser baseret på strengteori.
Men, sagde Duff, der er ingen åbenlyst forbindelse til at forklare, hvorfor en teori, der udvikles til at beskrive de grundlæggende funktioner i vores univers, er nyttig til at forudsige opførslen af sammenfiltrede kvantesystemer. ”Dette fortæller os muligvis noget meget dybt om den verden, vi lever i, eller det er måske ikke andet end et finurligt tilfældighed”, sagde Duff. "Uanset hvad, det er nyttigt."
Kilde: Imperial College London
