Учёные из Пенсильванского университета предложили революционный способ проверки теории струн — одной из главных гипотез, претендующих на роль «теории всего», объединяющей квантовую физику и гравитацию. Вместо поиска доказательств её правильности команда под руководством профессора Джонатана Хекмана и аспирантки Ребекки Хикс сосредоточилась на выявлении частицы, которую теория струн не может описать. Если такая частица, названная 5-плетом, будет обнаружена на Большом адронном коллайдере (БАК), это поставит под сомнение основы теории струн. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Research (PRR).

Что такое теория струн?

Теория струн предполагает, что все элементарные частицы и силы во Вселенной — это проявления крошечных вибрирующих струн, существующих в пространстве с 10 или 11 измерениями. Она пытается объединить квантовую механику, описывающую поведение частиц на микроскопическом уровне, с общей теорией относительности, объясняющей гравитацию. Однако проверить теорию струн крайне сложно, так как её предсказания проявляются только при экстремально высоких энергиях, недоступных большинству современных экспериментов.

Поиск «ахиллесовой пяты»

Команда из Пенсильвании подошла к проблеме с неожиданной стороны: вместо подтверждения теории они решили найти частицу, которую теория струн не может объяснить. Их расчёты показали, что такой частицей может быть 5-плет — гипотетическая структура, состоящая из пяти связанных компонентов. В отличие от известных «семейств» частиц в Стандартной модели физики, таких как пары (например, электрон и нейтрино), 5-плет выходит за рамки конструкций, допускаемых теорией струн.

«Если 5-плет будет найден, это станет двойным прорывом: мы одновременно подорвём основы теории струн и приблизимся к разгадке природы тёмной материи», — отметила Ребекка Хикс.

Интересно, что 5-плет может быть связан с тёмной материей — загадочной субстанцией, составляющей около 85% всей материи во Вселенной, природа которой остаётся неизвестной. Обнаружение такой частицы могло бы не только опровергнуть теорию струн, но и пролить свет на одну из величайших загадок космоса.

Цель — не разрушение, а проверка

Джонатан Хекман подчеркнул, что цель исследования — не опровергнуть теорию струн, а испытать её на прочность: «Если она выдержит — прекрасно. Если нет — мы узнаем нечто фундаментальное о природе Вселенной».

Поиск 5-плета на Большом адронном коллайдере станет важным экспериментом. БАК, расположенный в ЦЕРНе, способен разгонять частицы до энергий, близких к тем, что существовали вскоре после Большого взрыва. Если 5-плет будет обнаружен, это может указать на необходимость новой теоретической модели, выходящей за рамки теории струн.

Почему это важно?

Теория струн десятилетиями остаётся одной из самых амбициозных гипотез в физике, но её сложность и отсутствие прямых экспериментальных подтверждений вызывают споры. Новый подход, предложенный учёными из Пенсильвании, меняет парадигму: вместо поиска доказательств они ищут контраргументы, которые могут либо укрепить теорию, либо указать на её ограничения. Это исследование также подчёркивает потенциал связи между фундаментальной физикой и загадкой тёмной материи, что может привести к новым открытиям о структуре Вселенной.

Что дальше?

Следующий шаг — эксперименты на БАК, которые могут подтвердить или опровергнуть существование 5-плета. Учёные планируют использовать данные будущих запусков коллайдера, чтобы искать эту частицу. Если она будет найдена, это станет сенсацией в мире физики, открывая путь к новым теориям, способным объяснить устройство Вселенной. Если же 5-плет не обнаружат, это укрепит позиции теории струн как ведущей гипотезы.

Заключение

Учёные из Пенсильванского университета предложили смелый способ проверки теории струн, сосредоточившись на поиске гипотетической частицы — 5-плета, которая, по их расчётам, несовместима с этой теорией. Если такая частица будет обнаружена на Большом адронном коллайдере, это может опровергнуть теорию струн и одновременно пролить свет на природу тёмной материи. Исследование, опубликованное в Physical Review Research, демонстрирует новый подход к изучению фундаментальных законов Вселенной, обещающий либо укрепить существующую теорию, либо открыть двери для новых открытий.