Dvi monetos pusės vibruoja vienoje stygoje

Albertas Einšteinas niekada nesugebėjo sukurti vieningos teorijos, kuri paaiškintų visą pasaulį vienoje nuoseklioje struktūroje. Per šimtmetį mokslininkai tris iš keturių žinomų fizinių jėgų sujungė į tai, ką jie vadino standartiniu modeliu. Tačiau lieka ketvirtoji jėga – gravitacija, kuri ne visai telpa į šią mįslę.

O gal tiek to?

Dėka fizikų, susijusių su garsiuoju Amerikos Prinstono universitetu, atradimų ir išvadų, dabar yra šešėlis galimybės suderinti Einšteino teorijas su kvantinės mechanikos valdomu elementariųjų dalelių pasauliu.

Nors tai dar nėra „visko teorija“, daugiau nei prieš dvidešimt metų atliktas ir šiandien vis dar plečiamas darbas atskleidžia stebinančius matematinius modelius. Einšteino gravitacijos teorija su kitomis fizikos sritimis – pirmiausia su subatominiais reiškiniais.

Viskas prasidėjo nuo pėdsakų, rastų 90-aisiais Igoris Klebanovas, Prinstono fizikos profesorius. Nors iš tikrųjų turėtume grįžti dar toliau į aštuntąjį dešimtmetį, kai mokslininkai tyrinėjo mažas subatomines daleles, vadinamas kvarkai.

Fizikams pasirodė keista, kad nesvarbu, su kokia energija susidūrė protonai, kvarkai negalėjo išsilaisvinti – jie visada liko užrakinti protonų viduje.

Vienas iš žmonių, dirbusių šiuo klausimu, buvo Aleksandras Poliakovastaip pat Prinstono fizikos profesorius. Paaiškėjo, kad kvarkus „sulipdo“ tuomet naujai pavadintos dalelės Pagirk mane. Kurį laiką mokslininkai manė, kad gliuonai gali sudaryti „stygas“, sujungiančias kvarkus. Polakovas įžvelgė ryšį tarp dalelių teorijos ir stru teorijan., tačiau to negalėjo patvirtinti jokiais įrodymais.

Vėlesniais metais teoretikai pradėjo teigti, kad elementarios dalelės iš tikrųjų yra mažos vibruojančių stygų gabalėliai. Ši teorija tapo sėkminga. Vizualus paaiškinimas galėtų būti toks: kaip vibruojanti styga smuikelyje skleidžia įvairius garsus, fizikoje stygų virpesiai lemia dalelės masę ir elgseną.

1996 m. Klebanovas kartu su studentu (o vėliau ir doktorantu) Steponas Gubseris ir podoktorantas Amanda Pit, naudojo stygų teoriją gliuonams apskaičiuoti, o tada palygino rezultatus su stygų teorija.

Komandos nariai buvo nustebinti, kad abu metodai davė labai panašius rezultatus. Po metų Klebanovas ištyrė juodųjų skylių absorbcijos greitį ir nustatė, kad šį kartą jie buvo visiškai tokie patys. Po metų garsusis fizikas Juanas Maldasena atrado atitikimą tarp specialios gravitacijos formos ir daleles aprašančios teorijos. Vėlesniais metais kiti mokslininkai dirbo su juo ir sukūrė matematines lygtis.

Nesileidžiant į šių matematinių formulių subtilybes, viskas susivedė į tai, kad gravitacinė ir subatominė dalelių sąveika yra tarsi dvi tos pačios monetos pusės. Viena vertus, tai išplėstinė gravitacijos versija, paimta iš Einšteino 1915 m. bendrosios reliatyvumo teorijos, kita vertus, tai teorija, kuri apytiksliai apibūdina subatominių dalelių elgesį ir jų sąveiką.

Klebanovo darbus tęsė Gubseris, vėliau tapęs fizikos profesoriumi... Prinstono universitete, žinoma, bet, deja, prieš kelis mėnesius mirė. Būtent jis daugelį metų tvirtino, kad keturių jėgų suvienijimas su gravitacija, įskaitant stygų teorijos panaudojimą, gali perkelti fiziką į naują lygmenį.

Tačiau matematinės priklausomybės turi būti kažkaip patvirtintos eksperimentiškai, todėl padėtis yra daug blogesnė. Vis dar nėra eksperimento, kaip tai padaryti.