Upphovsman:University of Colorado at Boulder
En fysiker från University of Colorado Boulder är ett steg närmare att lösa ett strängteoripussel 20 år på gång.
Paul Romatschke, docent i fysik vid CU Boulder, har tagit fram en alternativ uppsättning verktyg än de som skapade strängteorins tre fjärdedelars dilemma, ett matematiskt pussel som har plågat forskare i åratal och har hindrat dem från att fullt ut förstå och bevisa denna möjliga "teori om allt".
Även om det inte nödvändigtvis är tillämpligt på vardagen, resultaten, som publicerades i veckan i Fysiska granskningsbrev , öppna dörren för ekvationer på högre nivå som kan ha konsekvenser för hur vi närmar oss och förstår viktiga aspekter av fysik som strängteori eller kvantfältsteorier, som är en uppsättning teorier inom fysik som beskriver fältets dynamik, eller föremål som genomsyrar allt.
"Även om det skulle vara trevligt att verkligen förstå meningen med tre fjärdedelar, detta är åtminstone en mycket suggestiv bild, så kanske det är om inte lösningen för tre fjärdedelar, åtminstone ett steg mot att lösa det, sa Romatschke.
Sedan 1960 -talet har forskare har undrat över strängteori, en teoretisk ram av verkligheten som involverar små, vridande endimensionella föremål-kallade strängar-som utgör allt i allt. Studerade först som ett brett sätt att ta itu med ett antal frågor inom grundläggande fysik, den har sedan tillämpats på ämnen som sträcker sig från svarthålsfysik till kärnfysik till universums ursprung.
Men, det kan argumenteras att, ett av dess största genombrott är upptäckten att svarta hål och materia är ungefär två sidor av samma mynt.
Denna så kallade "dualitet" tillåter fysiker att kartlägga materiens egenskaper (t.ex. tryck) till egenskaperna hos de svarta hålen som finns i Einsteins allmänna relativitet, vilket skulle öppna strängteori för ännu större matematisk utforskning. Det finns, dock, en stor varning - medan fysiker tror att det fungerar, ingen har kunnat bevisa det.
Sedan upptäckten av denna dualitet gjordes för 20 år sedan, strängteoretiker har försökt att rensa denna vägspärr med successivt mer komplicerade ekvationer. Varje gång de jämför denna dualitet, fastän, de får alla exakt samma resultat:Den fria energin (ett systems förmåga att utföra arbete) från en stark interaktion (eller koppling) mellan de två är ungefär tre fjärdedelar styrkan hos en svag koppling.
Romatschke, fastän, tror att han äntligen kan ha ett svar på detta pussel - han var bara tvungen att ändra dimensioner.
Romatschke arbetade i en värld som bara har två dimensioner - ett "plattland" om du vill. Med hjälp av några av ekvationerna från befintlig forskning om ämnet, samt moderna tekniker för kvantfältteori, han kunde bevisa att det finns ett förhållande genom att tvinga materia (i detta fall, tryck) för att interagera från nollinteraktion till oändlig interaktion.
Denna forskning fann att trycket för oändlig koppling är exakt fyra femtedelar av det vid nollkoppling, vilket betyder att det inte bara finns ett starkare samband i denna mindre dimension än vad som hittades tidigare, det kan också ge en standardmetod för att lösa dessa typer av pussel.
Romatschke medger att detta kan bero på skillnaderna i dimensioner, men är fortfarande optimistisk om dess användbarhet för kvantfältsteori och sprickbildning för det långvariga strängteoripusslet.
"Det här är grundforskning. De flesta saker vi försöker fungerar inte, "sade Romatschke." Ändå, om det är något som åtminstone har potential att fungera, då tycker jag att vi borde driva det. "