En underhållsarbetare inspekterar Large Hadron Collider (LHC) tunneln i forskningscentret CERN (European Organization for Nuclear Research) den 19 november, 2013, i Genève, Schweiz. Foto av Vladimir Simicek/isifa/Getty Images När Large Hadron Collider startades första gången 2008, det fanns till synes oändliga möjligheter - och idéer - för vad det kan hitta. Kanske skulle den upptäcka den svårfångade Higgs -bosonen, vilket skulle hjälpa forskare att bekräfta hur andra partiklar får massa. Kanske skulle det avslöja en mängd nya partiklar som skulle ge fysiker inte bara bekräftelse på supersymmetri, men också en bonanza av ny vetenskap att studera. Kanske skulle det skapa ett nytt universum där det var OK att äta Cheetos till middag och protoner såg ut som Froot Loops.
Några av dessa möjligheter var mer sannolika än andra. Och några av dem (ahem) var, faktiskt, inte riktigt inom LHC:s tillämpningsområde. Medan naysayers förutspådde att LHC:s mini Big Bangs skulle skapa svarta hål som skulle förstöra världen och äta universum som så många Cheetos till middag, sanningen är att det inte fanns så många teorier som LHC kunde bevisa eller motbevisa.
Och när det gäller den omfattningen:Nej, LHC kommer inte att bevisa strängteori - men det kan ge bevis för idéer som är centrala för strängteori.
Tänk så här:Jag går längs och ser en tunnel. Jag tror att den tunneln kan ha någon form av bäck som rinner genom den, så jag kastar in en boll och ser vad som händer när den kommer ut på andra sidan. Om bollen kommer ut blöt, Jag kan säga att det helt stöder min teori om att tunneln innehöll en bäck. Men någon annan kan säga att det stöder teorin om att det finns en sprinkler i tunneln. Ytterligare en skulle kunna säga att det faktiskt regnar i tunneln, och en våt boll är bara det som bevisar det.
Det enda vi säkert kan säga är att den våta bollen stöder alla dessa teorier, och kanske utesluter teorin om att tunneln är bentorr. På LHC, fysiker med mycket olika idéer letar efter "bollen är våt" uttalanden för att stödja - eller motbevisa - teorier om hur partiklar (och universum) fungerar. En av dessa teorier är strängteori.
Strängteori säger i princip att partiklar består av energier som liknar vibrerande strängar. Strängarnas distinkta vibrationer skapar alla olika partiklar och krafter. Så, i grunden all materia och krafter i universum är gjorda av dessa vibrerande strängar [källa:Greene]. Men här är ett roligt faktum:Strängteori blir inte riktigt en förenande teori - en som kan förklara varje kraft och partikel i universum - om det inte visar sig att universum också har mer än tre dimensioner. Som, du vet, är svårt att få många fysiker att skaka hand om.
Och av goda skäl. Detta är inte Hogwarts, vi kan inte bara använda en annan dimension för att kontrollera om det verkligen finns där. Vi kan bara se oss omkring och se tre observerbara dimensioner framför oss. Men du kanske kan få dig att tro på det om du tänker på dimensionerna som verkligen, riktigt små ... kanske är de för små för att se.
Det skapar ett problem:Om de nödvändiga dimensionerna är för små för att se, hur fan kan vi förvänta oss att observera - eller till och med testa en hypotes om - strängteori?
Det är där LHC kommer in. Det finns några idéer som bandieras runt för att testa några av strängteoriens egenskaper. Den ena är ganska enkel:Den enklaste modellen för strängteori förutspår förekomsten av superpartnerpartiklar. I grund och botten, dessa är mycket tyngre partner till standardmodellen kvarker och leptoner som fysiker redan har observerat, och de skulle förena kraft och materia. Fysiker förväntas hitta superpartners i samma massa som Higgs, men de har inte gjort det än. Så, LHC gör sitt bästa för att försöka hitta dessa superpartnerpartiklar, båda i deras senaste protonkollisioner, och i framtida experiment med ännu högre energier. Den "våta bollen" i detta fall - superpartnerpartiklar - skulle också stödja teorin om supersymmetri, som är ansluten till, men separat från, strängteorin.
LHC kan också hoppa in i jakten på de extremt små dimensionerna som måste existera för att strängteori ska fungera som en enhetlig teori. Om dessa dimensioner finns, vi skulle simma ganska mycket i dem. LHC kan slå ihop protoner för att producera nya partiklar - precis som det har gjort. Genom att lägga till energin hos partiklarna som bildas i kollisionerna och subtrahera den från energin partiklarna före kollision, vi kan se om en del av energin är MIA. Om det är, då kanske vi kan säga "Hallå, vi vet inte vart den energin tog vägen - men kanske är det i en annan dimension. "
Den här gången, den våta bollen är skillnaden i energi före och efter kollisionen. På nytt, detta skulle inte vara "bevisa" strängteori eller till och med extra dimensioner. Men det skulle vara en vetenskaplig upptäckt som stöder några av de saker som är nödvändiga för att strängteori ska fungera.
Vad vi inte kan förutsäga är om strängteori kommer att mogna till en vetenskaplig hypotes vi kan testa eller observera. Just nu, en av anledningarna till att det är så kontroversiellt är att många fysiker inte tror att det är möjligt att testa, och ännu viktigare tror de inte att det är möjligt att bevisa falska. Vissa i fysikersamhället är bekväma med att säga att strängteorin inte är förfalskad [källa:Nature Physics]. (Det betyder att du måste kunna motbevisa hypotesen, inte bara bekräfta det.)
Så, medan vi kan vara ganska säkra på att nej, LHC kommer inte att bevisa att strängteori är sann med protonkollisioner, fysiker kan hitta bevis som inte visar att det är fel.
Lyssna, Jag är lika livrädd som nästa kille som säger att strängteori är bra eller dåligt. Fysiker är galen om det, på båda sidor av myntet. För att lära dig mer om strängteori eller kontroversen kring det, kolla källorna för vidare läsning.
