Bildekreditt: Hubble
Forskere som studerer Big Bang sier at det er mulig at strengteori en dag kan testes eksperimentelt via målinger av Big Bangs etterglød.
Richard Easther, assisterende professor i fysikk ved Yale University, vil diskutere muligheten på et møte ved Stanford University onsdag 12. mai med tittelen “Beyond Einstein: From the Big Bang to Black Holes.” Easthers kolleger er Brian Greene fra Columbia University, William Kinney ved universitetet i Buffalo, SUNY, Hiranya Peiris fra Princeton University og Gary Shiu fra University of Wisconsin.
Strengteori prøver å forene fysikken til det store (tyngdekraften) og det lille (atomet). Disse er nå beskrevet av to teorier, generell relativitet og kvanteteori, som begge sannsynligvis vil være ufullstendige.
Kritikere har foragt strengteorien som en "filosofi" som ikke kan testes. Resultatene fra Easther og hans kolleger antyder imidlertid at observasjonsbevis som støtter strengteori kan bli funnet i nøye målinger av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (CMB), det første lyset som dukker opp etter Big Bang.
"I Big Bang, den kraftigste hendelsen i universets historie, ser vi energiene som trengs for å avsløre de subtile tegnene til strengteori," sa Easther.
Strengteori avslører seg bare over ekstreme små avstander og ved høye energier. Planck-skalaen måler 10-35 meter, den teoretiske korteste avstanden som kan defineres. Til sammenligning er et lite hydrogenatom, 10-10 meter over ti billioner billioner ganger så bredt. Tilsvarende genererer de største partikkelakseleratorene energier på 1015 elektron volt ved å kollidere subatomære partikler. Dette energinivået kan avsløre fysikken i kvanteteori, men er fremdeles omtrent en billion ganger lavere enn energien som kreves for å teste strengteori.
Forskere sier at de grunnleggende kreftene i universet - tyngdekraften (definert av generell relativitet), elektromagnetisme, "svake" radioaktive krefter og "sterke" kjernekrefter (alle definert av kvanteteori) - ble forent i den store energien blitsen fra Big Bang, da all materie og energi var innelukket i en subatomær skala. Selv om Big Bang skjedde for nesten 14 milliarder år siden, var ettergløden, CMB, fortsatt tepper hele universet og inneholder en fossilisert oversikt over de første øyeblikkene av tiden.
Wilkinson Mikrobølgeovn Anisotropy Probe (WMAP) studerer CMB og oppdager subtile temperaturforskjeller, innenfor denne stort sett ensartede stråling, og gløder bare på 2,73 grader over absolutt null. Ensartetheten er bevis på “inflasjon”, en periode da universets utvidelse raskt akselererte, rundt 10-33 sekunder etter Big Bang. Under inflasjonen vokste universet fra atomskala til kosmisk skala, og økte størrelsen hundre billioner billioner ganger over. Energifeltet som drev inflasjonen, som alle kvantefelt, inneholdt svingninger. Disse svingningene, som er fastlåst i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen som bølger på et frossent tjern, kan inneholde bevis for strengteori.
Easther og kollegene sammenligner den raske kosmiske ekspansjonen som skjedde like etter Big Bang, med å forstørre et fotografi for å avsløre individuelle piksler. Mens fysikken i Planck-skalaen gjorde en “krusning” 10-35 meter over, takket være universets utvidelse kan svingningene nå spenne over mange lysår.
Enklere understreket det er et langt skudd at strengteori kan etterlate målbare effekter på mikrobølgeovnbakgrunnen ved å subtile endre mønsteret på varme og kalde flekker. Imidlertid er strengteori så vanskelig å teste eksperimentelt at det er verdt å prøve noen sjanse. Etterfølgere til WMAP, som CMBPol og det europeiske oppdraget, Planck, vil måle CMB med enestående nøyaktighet.
Endringene til CMB som stammer fra strengteori, kan avvike fra standard prediksjonen for temperaturforskjellene i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen med så mye som 1%. Å finne et lite avvik fra en dominerende teori er imidlertid ikke uten presedens. Som et eksempel skilte den målte bane til Merkur seg fra det som ble forutsagt av Isaac Newtons tyngdekraftlov med rundt sytti mil per år. Generell relativitet, Albert Einsteins tyngdekraftlov, kan redegjøre for avviket forårsaket av en subtil varp i romtiden fra solens tyngdekraft som satte fart på Merkurius bane.
Se http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ for mer informasjon om "Beyond Einstein" -møtet.
Original kilde: Yale University News Release
