Tekla
7 °C
19 °C

Tök izgalmas elmélet, és az is marad

2014.01.07. 15:29
A Towsoni Egyetem kutatói egy hasznos, de eddig figyelmen kívül hagyott módszert találtak a húrelmélet tesztelésére. Az eljárás a bolygók, holdak és aszteroidák mozgására alapul, és jellegében arra a híres kísérletre emlékeztet, melynek során Galileo Galilei két gömböt hajított ki a pisai ferde toronyból.

A tudósok mindig azzal viccelődnek, hogy milyen izgalmas a húrelmélet... és mindig is az marad, mert nincsenek meg az eszközeink ahhoz, hogy teszteljük. [...] Mi azonban fölfedeztünk egy módszert, amivel a húrelmélettel magyarázható hibákat találhatunk az általános relativitáselméletben – mondta dr. James Overduin, a Towsoni Egyetem kutatásvezetője.

A Towsoni Egyetem kutatói azt mondják, hogy a naprendszer égitestjeinek precíz megfigyelésével olyan finom eltérések is kimutathatók, amiknek a feltűnését már az általános relativitáselmélet és az ekvivalenciaelv is megjósolt. Az újfajta elemzéssel lehetővé válna a húrelmélet hatásainak minden eddiginél alaposabb elemzése. 

Tudta, hogy az egész világ egydimenziós húrokból áll?

A húrelmélet az univerzum egymásra ható erőit vizsgálja; ezt a mindenség elméletének is nevezik. Az elmélet tesztelését igencsak megnehezíti, hogy a ma használt eszközökkel a tesztek nem kivitelezhetők, mivel ezeknek olyan léptéke és energiaigénye lenne, hogy az túl extrém körülményeket teremtene a vizsgálathoz.

A húrelmélet szerint az univerzumban minden anyag és energia egydimenziós húrokból áll. Ezek egytrilliószor vékonyabbak, mint a hidrogénatomok, pedig már azokat is igen nehéz kimutatni. Ahhoz, hogy az egydimenziós húrok kimutathatók legyenek, egy elképesztő teljesítményű részecskegyorsító kéne: a Nagy Hadronütköztető ugyan a Higgs-bozont is megcsípte, de a húrok észleléséhez már több milliószor ennyi energiára lenne szükség.

A húrelmélet lehet az lehet az összekötő kapocs két, egymásnak ellentmondó elmélet között. Az egyik Einstein általános relativitáselmélete, és a ma uralkodó gravitációs elméletek; a másik a részecskefizika hagyományos modellje, illetve a kvantumtérelmélet, ami a gravitáción kívüli erőhatásokat is leírja.

Kozmikus kődobálás

BHC2700 700

A történet szerint Galilei két, különböző tömegű golyót dobott ki a pisai ferde toronyból, hogy bebizonyítsa, egyszerre érnek földet. Később Newton jött rá, hogy ezt a kísérletet a természet már évmilliárdok óta végzi, ugyanis az univerzum égitestjei folyamatosan egymás felé zuhannak, miközben a tömegközéppontjuk körül keringenek. Newton távcsöves megfigyelései során megállapította, hogy a Jupiter bolygó és a legnagyobb, Galilei-holdjai egyforma sebességgel haladnak a Nap irányába.

Overduin szerint ugyanez a jelenség a húrelméletre is érvényes lehet: a gravitációs mező ugyanakkora erővel hat az anyag és energia minden formájára. Ez a megfigyelés vezetett később Einstein relativitáselméletének megalkotásához és az ekvivalenciaelv kidolgozásához. A húrelmélet azonban előrejelzi az ekvivalenciaelv megsértését, mert a húrelméletben olyan erők is vannak, amik máshogy hatnak a különböző összetételű anyagokra. Emiatt azok más sebességgel gyorsulnának ugyanabban a gravitációs térben.

Azt keresik, mennyire nem valószínű

Overduin és munkatársai azt a munkát folytatták, amit még Kennedth Nordtvedt (a NASA-nak is dolgozó elméleti fizikus) és kollégái kezdtek meg az 1970-es években. A Towsoni Egyetem kutatói szerint az ekvivalenciaelv megsértését az alábbi jelenségek igazolhatják:

  • Kepler III. törvényének megsértése. A törvény kimondja, hogy a a bolygók keringési idejeinek négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint az ellipszispályák fél nagytengelyeinek köbei; ha ez a törvény sérül, az megsérti az ekvivalenciaelvet.
  • A Lagrange-pontok elmozdulása. A Lagrange-pont az a pont, ahol egy kis test nyugalmi helyzetben maradhat, mert az egymás körül keringő, egymásra ható gravitációs hatás a Lagrange-ponton kiegyenlítődik. A Földnek, mint minden, a Nap körül keringő bolygónak, öt Lagrange-pontja van, de ezek közül csak kettő stabil, a többi három úgynevezett kollineáris pont.
  • A Nordtvedt-effektus. Ennek hatására két égitest között megváltozhat a távolság, miközben egy harmadik égitest, adott esetben a Nap felé haladnak.

Máig nem sikerült kimutatni, hogy a fentieket bármi előidézhetné. A tudományos megfigyeléseknél azonban mindig akad egy kis kísérleti bizonytalanság, és Overduin csapata épp ezt szeretné kihasználni, hogy megkeressék az ekvivalenciaelv megsértésének felső határait.