Evren, görünmez dizelerden oluşan bir ağla boğulmuş durumda
Ya size evrenimizin neredeyse görünmez yüzlerce parçacıkla dolu olduğunu ve uzun zaman önce bu parçacıkların evrende bir sicimler ağı oluşturduğunu söyleseydim?
Bu kulağa heyecan verici ve harika geliyor, ama aslında çok iyi (ama sinir bozucu bir şekilde eksik) bir kozmoloji teorisi olan sicim teorisinin bir tahminidir. Bu garip, hatta varsayımsal küçük parçacıklara akson denir ve eğer bulunurlarsa, bu hepimizin dev bir "akson" içinde yaşadığımız anlamına gelir.
Bu teori, bazı fizikçilerin destekleyici teorisidir.Yakın gelecekte, yapım aşamasında olan mikrodalga teleskoplar bu anlaşılmaz devasa sicim ağını tespit edebilir.
Balta
Peki, başlayalım. Öncelikle Axion'u daha iyi anlamamız gerekiyor. Akson, 1978'de fizikçi (daha sonra Nobel ödüllü) Frank Wilczek tarafından seçildi ve simetri kırılması olarak var olduğu varsayıldığı için seçildi.
Frank Wilczek
CP simetrisi denen bir tür simetri vardır, yani madde ve antimadde koordinatları zıt olduğunda davranışlarının aynı olması gerektiği anlamına gelir. Ancak bu simetri doğal olarak güçlü nükleer kuvvet teorisine uymuyor gibi görünüyor. Bu sorunu çözmenin bir yolu, bu kötü davranışı "düzeltmek" için evrene başka bir simetri sokmaktır. Ancak, bu yeni simetri yalnızca aşırı yüksek enerjilerde ortaya çıkar. Günlük düşük enerji durumunda, bu simetri ortadan kalkar ve bunu akılda tutarak yeni bir parçacık: akson ortaya çıkar.
Şimdi, tüm doğal kuvvetleri, özellikle de yerçekimini tek bir teorik çerçevede birleştirmek için girişimimiz olan (ve bu bizim 50 yılı aşkın süredir ana girişimimiz olan) sicim teorisine dönmeliyiz. Bu, çeşitli faktörlerden dolayı özellikle zor bir problem olduğunu kanıtladı; bunlardan en önemlisi, sicim teorisinin çalışması için (başka bir deyişle matematiğin çözülmesi bile umut verici), evrenin normal üç boyuttan daha geniş bir boyuta sahip olması gerektiğidir. Uzay ve zaman ek uzamsal boyutlara sahip olmalıdır.
Çok boyutlu uzay
Elbette bu uzamsal boyutlar çıplak gözle görülemez. Aksi takdirde bu tür şeyleri fark edeceğiz. Bu nedenle, ekstra boyutlar küçük olmalı ve normal olarak bulamayacağımız kadar küçük bir oranda kendimize kıvrılmış olmalıdır.
Bu zorluğun nedeni, bu ekstra boyutların otomatik olarak nasıl küçültüldüğünden emin olmamamız ve bunu başarmanın yaklaşık 10 ^ 200 olası yolu var.
Ancak bu boyutsal düzenlemelerin ortak bir yanı var gibi görünüyor, yani aksonların varlığı: Sicim teorisine göre aksonlar, belirli kıvrılmış boyutlarda dolanan ve sıkışan parçacıklardır.
Daha da önemlisi, sicim teorisi sadece bir tip aksonu öngörmekle kalmaz, aynı zamanda güçlü nükleer kuvvet teorisinin tahminlerinde görünenler de dahil olmak üzere çeşitli niteliklere sahip yüzlerce akson olduğunu öngörür.
Garip kozmik dizi
Bu nedenle, farklı niteliklere sahip birçok yeni parçacık türüne sahibiz. Büyük balta! Aksonlar, galaksi kütlesinin çoğunu sağlamaktan sorumlu gibi görünen karanlık maddeyi oluşturabilir mi, ancak sıradan teleskoplar onu tespit edemez mi? Bu açık bir sorudur. Bununla birlikte, "karanlık akson problemi" bazı zorlu gözlemsel testlerle yüzleşmek zorundadır.Bu nedenle, bazı araştırmacılar hafif akson ailesinin daha açık olan tarafına odaklanmış ve bunları bulmanın yollarını araştırmıştır.
Bu araştırmacılar, erken evrende bu hafif aksonların beklenen davranışını incelemeye başladıklarında, gerçekten şaşırtıcı bir şey keşfettiler. Evrenimizin tarihinin en erken anında, evren tüm özelliklerini kendine özgü bir yüksek enerji durumundan geleneksel bir düşük enerji durumuna değiştirerek bir faz geçişi geçirmiştir.
Bu faz geçişlerinden biri sırasında (evrenin eski fazında bir saniyeden daha kısa sürede meydana gelir), sicim teorisinin aksonları parçacık olarak görünmez. Bunun yerine, neredeyse görünmez dizelerden oluşan bir ağ olan çapraz çizgiler gibi görünürler.
Kozmik dizi ağı
Bu hayali akson, sicim teorisi tarafından tahmin edilen çeşitli hafif akson dizileriyle doludur ve burada diğer fiziksel teoriler başarısız olur. Bu nedenle, bir aksonda yaşadığımız belirlenirse, bu sicim teorisinin ana müjdesi olacaktır.
Işık kayması
Bu aksonları nasıl ararız? Model, akson kalitesinin çok düşük olduğunu, bu nedenle ışığın eksene çarpıp bükülmeyeceğini veya aksonun diğer parçacıklarla karışmayabileceğini öngörüyor. Samanyolu galaksisinde yüzen milyonlarca akson dizisi olabilir, ancak onları göremiyoruz.
Ancak evren eski ve büyüktür ve onu kendi yararımıza kullanabiliriz, özellikle de evrenin arka ışığı olduğunu fark ettiğimizde.
Kozmik mikrodalga arka plan (CMB), evrendeki en eski ışıktır ve yalnızca yaklaşık 380.000 yaşında olduğunda yayılan ışıktır. Bu ışık milyarlarca yıldır evrene nüfuz etmiş, sonunda mikrodalga teleskopumuz gibi bir şeye çarpana kadar evrenden geçmiştir.
Bu nedenle, SPK'ya baktığımızda, onu milyarlarca ışık yılı uzakta bir evrende görüyoruz. Bu, bir el fenerinden gelen ışığa bir dizi örümcek ağından bakmak gibi: Eğer evreni dolaşan bir akson ağı varsa, onları bulabiliriz.
5 Aralık'ta arXiv veritabanında yayınlanan yeni bir çalışmada, üç araştırmacı bir tür aksonun CMB ışığı üzerindeki etkisini hesapladı. Bir ışık demetinin belirli bir aksonun yakınından nasıl geçtiğine bağlı olarak, bu ışığın polarizasyon yönünün değişebileceğini buldular. Bunun nedeni, CMB ışığının (ve tüm ışığın) elektrik ve manyetik dalgalardan oluşması ve ışığın kutuplaşmasının bize elektrik alanın yönünü bildirmesidir - CMB ışığı bir aksonla karşılaştığında bu durum değişir. Sinyali, CMB ışığının polarizasyonunu ölçmek için özel bir filtreden geçirebiliriz, böylece bu etkiyi seçebiliriz.
CMB eşleştiricisi
Araştırmacılar, iplerle dolu evrenin CMB üzerindeki genel etkisinin, bugün tespit edebileceğimiz aralık dahilinde yaklaşık% 1'lik bir kutuplaşma değişikliğine yol açtığını buldular. Bununla birlikte, kozmik arka plan radyasyon tespitinden (LiteBIRD) B modu polarizasyonu için Kozmik Kökenler Gezgini ve kozmik genişleme araştırması için Lite (Işık) uyduları gibi gelecekteki CMB haritacıları şu anda tasarlanmaktadır. Ve İlkel Enflasyon Gezgini (PIXIE).
Bu fütüristik teleskoplar bir aksonu tespit edebilecek. Bu haritacılar çevrimiçi olduklarında, ya kendimizi bir akson türünde yaşarken buluruz ya da sicim teorisinin bu özel öngörüsünü dışlarız.
