Dve strany mince vibrujú na jednej strune

Albertovi Einsteinovi sa nikdy nepodarilo vytvoriť jednotnú teóriu, ktorá by vysvetlila celý svet v jednej koherentnej štruktúre. V priebehu storočia výskumníci spojili tri zo štyroch známych fyzikálnych síl do toho, čo nazývali štandardný model. Zostáva však ešte štvrtá sila, gravitácia, ktorá do tejto záhady celkom nezapadá.

Alebo možno áno?

Vďaka objavom a záverom fyzikov spojených so slávnou americkou Princetonskou univerzitou je teraz tieň šance na zosúladenie Einsteinových teórií so svetom elementárnych častíc, ktorému vládne kvantová mechanika.

Hoci to ešte nie je „teória všetkého“, práce realizované pred viac ako dvadsiatimi rokmi a stále dopĺňané odhaľujú úžasné matematické zákonitosti. Einsteinova teória gravitácie s inými oblasťami fyziky – predovšetkým so subatomárnymi javmi.

Všetko to začalo stopami nájdenými v 90. rokoch Igor Klebanov, profesor fyziky na Princetone. Aj keď v skutočnosti by sme mali ísť ešte hlbšie, v 70. rokoch, keď vedci skúmali najmenšie subatomárne častice tzv kvarky.

Fyzikom sa zdalo zvláštne, že bez ohľadu na to, s akou energiou sa protóny zrazili, kvarky nemohli uniknúť – vždy zostali uväznené vo vnútri protónov.

Jedným z tých, ktorí na tejto problematike pracovali, bol Alexander Polyakovtiež profesor fyziky na Princetone. Ukázalo sa, že kvarky sú „zlepené“ vtedy novými pomenovanými časticami pochváľte ma. Istý čas si vedci mysleli, že gluóny môžu vytvárať „reťazce“, ktoré spájajú kvarky. Polyakov videl spojenie medzi teóriou častíc a stru teóriaale nevedel to podložiť žiadnymi dôkazmi.

V neskorších rokoch sa teoretici začali domnievať, že elementárne častice sú vlastne malé kúsky vibrujúcich strún. Táto teória bola úspešná. Jeho vizuálne vysvetlenie môže byť nasledovné: tak ako vibrujúca struna v husliach generuje rôzne zvuky, vibrácie strún vo fyzike určujú hmotnosť a správanie častice.

V roku 1996 Klebanov spolu so študentom (neskôr doktorandom) Štefan Gubser a postdoktorand Amanda Pitt, použil teóriu strún na výpočet gluónov a potom výsledky porovnal s teóriou strún pre.

Členovia tímu boli prekvapení, že oba prístupy priniesli veľmi podobné výsledky. O rok neskôr Klebanov študoval mieru absorpcie čiernych dier a zistil, že tentoraz sa presne zhodujú. O rok neskôr slávny fyzik Juan Maldasena našli zhodu medzi špeciálnou formou gravitácie a teóriou popisujúcou častice. V nasledujúcich rokoch na tom pracovali ďalší vedci a vyvinuli matematické rovnice.

Bez toho, aby sme zachádzali do jemností týchto matematických vzorcov, všetko prišlo k tomu, že gravitačná a subatomárna interakcia častíc sú ako dve strany tej istej mince. Na jednej strane je to rozšírená verzia gravitácie prevzatá z Einsteinovej všeobecnej teórie relativity z roku 1915. Na druhej strane je to teória, ktorá zhruba popisuje správanie subatomárnych častíc a ich interakcie.

V Klebanovovej práci pokračoval Gubser, ktorý sa neskôr stal profesorom fyziky na ... Princetonskej univerzite, samozrejme, ale, žiaľ, pred pár mesiacmi zomrel. Bol to on, kto v priebehu rokov tvrdil, že veľké zjednotenie štyroch interakcií s gravitáciou, vrátane využitia teórie strún, môže posunúť fyziku na novú úroveň.

Matematické závislosti však treba nejako experimentálne potvrdiť, a to je oveľa horšie. Zatiaľ neexistuje žiadny experiment, ktorý by to dokázal.