Stringteori er længe blevet udråbt som fysikernes bedste kandidat til at beskrive universets grundlæggende karakter med elementære partikler og kræfter beskrevet som vibrationer af små energievaner. Men i det tidlige 21. århundrede blev det klar over, at de fleste af de versioner af virkeligheden beskrevet af String Theory’s ligninger ikke kan matche observationer af vores eget univers.
Især er konventionel strengteoriens forudsigelser uforenelige med observationen af mørk energi, som ser ud til at få vores universets udvidelse til at fremskynde og med levedygtige teorier om kvantetyngdekraft, i stedet forudsige en enorm ‘svampeland’ af umulige universer.
Nu viser en ny analyse af FQXI-fysiker Eduardo Guendelman fra Ben-Gurion University of the Negev i Israel, at en eksotisk undergruppe af strengmodeller-hvor spændingen af strenge genereres dynamisk-kunne give en flugtvej ud af strengteorien.
I de tidlige 2000’ere indså strengteoretikere, at strengteoriens ligninger ikke giver anledning til kun en beskrivelse for universet, men til en forbløffende 10500 Mulige løsninger, svarende til en næsten uendelig række potentielle universer. Hvert af disse universer har sine egne partikler og kræfter, hvilket skaber det, der er blevet kendt som ‘strengteori -landskabet’ for flere mulige kosmoser.
Kort efter, at gøre tingene endnu værre, blev det i 2005 klar over, at dette landskab i sig selv er omgivet af en såkaldt “swampland” af løsninger-som følge af levedygtigt udseende kvantefeltteorier, der faktisk viser sig at være uforenelig med enhver brugbar teori om kvantetyngdekraft, under nærmere inspektion.
Swampland -begrænsninger
For at afgrænse landskabet fra det swampland blev det foreslået, at plausible teorier i landskabet skal overholde visse “swampland -begrænsninger.” Problemet er, at når konventionelle strengteorier tilfredsstiller disse begrænsninger, finder fysikere, at de ikke let kan gengive inflation – den korte udbrud af hurtig ekspansion, som vores tidlige univers antages at have gennemgået – eller mørk energi, som menes at fremskynde væksten i vores univers i dag.
“De mere konventionelle strengteorier er meget uvenlige for inflationen, især til ‘langsomme-rulle-scenarier’, og endda til eksistensen af de sitter-rum som et vakuum af teorien-vakuumet af vores faktiske univers-som er grundlaget for ikke kun inflation, men også af mørk energi,” siger Guendelman, et medlem af FQXI, grundlaget.
“Swampland -begrænsningerne gør kosmologi umulig eller næsten umulig for den praktiske kosmolog, fordi det virkelige univers ser ud til at være fast i det sving i den konventionelle strengteori.”
Nu har Guendelman et nyt papir udgivet i Det europæiske fysiske tidsskrift Cder viser en bestemt eksotisk undergruppe af strengteorier kan være mere befordrende for at beskrive vores virkelige univers sammenlignet med dets mere konventionelle fætre.
Generering af spænding
I alle strengteorimodeller har strengene en vis spænding; Men i de fleste konventionelle modeller er værdien af denne spænding en konstant, der tilføjes for hånd, vilkårligt. Guendelman har undersøgt modeller, hvor denne spænding opstår dynamisk, genereret af opførslen af strengene i modellen.
Guendelmans nye artikel beskriver formuleringen af en sådan teori og viser, at på grund af spændingen dynamiske karakter er swampland -begrænsningerne meget svækket. Dette skyldes, at beregninger, der får begrænsningerne, er relateret til størrelsen på den såkaldte “Planck-skala”-der skal svarer til den mindste mulige størrelse på noget i universet, inklusive en streng.
Men fordi Planck -skalaen i sig selv er relateret til strengspændingen, i disse modeller, bliver Planck -skalaen i sig selv dynamisk, siger Guendelman.
“I det regime, hvor den dynamiske spænding og derfor også Planck -skalaen bliver meget stor, bliver begrænsningerne irrelevante eller meget svage,” siger Guendelman. “Så dynamisk spændingsstrengsteori er venlig over for inflation og mørk energi.”