Teraz to, co tygrysy lubią najbardziej, teoria strun i Wielki Zderzacz Hadronów.


Artykuł popularny (dam w komentarzu jego automatyczne streszczenie po polsku, jak tylko je sprawdzę) - https://thedebrief.org/could-the-large-hadron-collider-disprove-string-theory-scientists-say-yes-with-the-right-discovery/

Oryginalna praca - https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.7.023184


Zagadnieniem postawionym przez te artykuły jest, czy można obalić teorię strun (a właściwie każdą teorię z tej działki) jakąś obserwacją, którą można wykonać w zderzaczu. Odpowiedź brzmi - można. Dziękuję, to wszystko .


A na poważnie, można bo zaproponowana metoda daje dosyć wygodne narzędzie falsyfikacyjne. Teorie strun (bo jest ich kilka) wykluczają pewne klasy cząstek ze względu na strukturę samych teorii i mechanizmy tworzenia cząstek. W tych teoriach, cząstki są wibracjami wielowymiarowych strun wokół wymiarów zwiniętych. Niezależnie od konkretnej teorii, nie dopuszczają one np. pentapletu z neutralnym fermionem Majorany. Model standardowy też go nie zawiera, ale są konkretne propozycje i opisy - https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.96.095017 lub https://arxiv.org/pdf/1106.1069 .

Wielki zderzacz hadronów ma wystarczającą moc, by wyprodukować pentaplety i nonoplety (400GeV-kilka Tev), więc ta droga falsyfikacji jest jak najbardziej sensowna. Wykrycie takich pentapletów położy wszystkie teorie strun.


#fizyka #technologia #lhc #ciekawostki

Komentarze (14)

FourF

oby bo według Erica Weinsteina teoria strun to straszne walenie konia do tego jaki się super nie przystajacy model wybrało

ataxbras

@FourF I zgadzam się z Wiensteinem

ataxbras

Podsumowanie po polsku od PerplexityAI Labs:


Czy Wielki Zderzacz Hadronów może obalić teorię strun?

Nowe badanie sugeruje, że dane z najbardziej zaawansowanego akceleratora cząstek na świecie mogłyby obalić teoretyczne ramy wspierające teorię strun. Zespół fizyków teoretycznych argumentuje, że odkrycie jednego typu egzotycznej cząstki w LHC lub przyszłym zderzaczu mogłoby sfalsyfikować ogromny krajobraz modeli teorii strun skonstruowanych do tej pory.


Główna teza badania

Badacze opublikowali artykuł w czasopiśmie Physical Review Research, w którym proponują klasę zjawisk fenomenologicznych, które - jeśli zostałyby zaobserwowane - natychmiast wykluczyłyby wszystkie znane wakua strunowe, skutecznie falsyfikując teorię strun. Pomimo niesławnej elastyczności teorii strun, wydaje się ona niezdolna do samodzielnego opisu pewnych wysokowymiarowych stanów cząstek.


Kluczowa cząstka: SU(2)L n-plet

Kluczem do potencjalnego obalenia teorii strun jest odkrycie konkretnego rodzaju cząstki - tak zwanego SU(2)L n-pletu, gdzie n > 3. Badacze skupiają się na cząstkach znanych jako fermiony Majorany w rzeczywistych, n-wymiarowych reprezentacjach grupy kalibrowej SU(2)L - kluczowego składnika Modelu Standardowego fizyki cząstek.

Dlaczego to problematyczne dla teorii strun:


  • Wszystkie znane wersje teorii strun opisują tylko niskowymiarowe reprezentacje SU(2)L, takie jak singlety, dublety i tryplety

  • Scenariusz, który oznaczałby kłopoty dla teorii strun, obejmuje wykrycie pięciowymiarowego (lub wyższego) multipletu SU(2)L, bez żadnych powiązanych stanów o niższych wymiarach


Struktura generowania cząstek w teorii strun

W konstrukcjach strunowych cząstki powstają z tego, jak struny wibrują i owijają się wokół dodatkowych wymiarów. Te konfiguracje rzadko, jeśli w ogóle, produkują samodzielne wysokowymiarowe reprezentacje SU(2)L. Nawet gdy modele są doprowadzane do swoich teoretycznych granic - wykorzystując bardziej egzotyczne mechanizmy, takie jak silnie sprzężona dynamika, wysokie poziomy Kac-Moody'ego lub operatory złożone - wynikowe stany cząstek nie dają opisu stanów wielowymiarowych.


Propozycja eksperymentalna

Zespół przedstawia minimalny i wysoce testowalny model: dodanie jednego fermionu Majorany o masie od kilkuset GeV do kilku TeV, pojawiającego się w pięciowymiarowej lub wyższej reprezentacji SU(2)L i bez żadnych innych nowych cząstek.


Metoda wykrywania

Najbardziej obiecującą metodą wykrywania jest znikający ślad w detektorach LHC - charakterystyczny sygnał naładowanej cząstki rozpadającej się na neutralną wewnątrz detektora.


Aktualne ograniczenia eksperymentalne

Badacze przeprowadzili symulacje, jak takie cząstki mogłyby pojawiać się w LHC, skupiając się na czterech możliwych wartościach n: 3, 5, 7 i 9. Wykorzystując wyniki istniejących badań ATLAS poszukujących cząstek "wino/gaugino" (przewidywanych w supersymetrii), określili aktualne granice mas:


  • Obecne granice LHC: wykluczają te cząstki poniżej około 675 GeV dla pięciopletu i 400 GeV dla dziewięciopletu

  • Przyszłe możliwości: mogą podnieść ten limit do 800 GeV dla niektórych scenariuszy


Implikacje dla teorii strun

To badanie ma potencjał zweryfikowania teorii strun. Identyfikując scenariusze, które unieważniłyby teorię strun, autorzy argumentują, że teoria staje się tym samym bardziej naukowa, a nie mniej. Jak wyjaśnia współautor badania, dr Jonathan Heckman z Uniwersytetu Pensylwanii: "Nie kibicujemy porażce teorii strun. Poddajemy ją testom obciążeniowym, wywierając większą presję, aby zobaczyć, czy wytrzyma".


Podsumowanie

Chociaż propozycja nie obala teorii strun już dzisiaj, oferuje ścieżkę do potencjalnego zrobienia tego w przyszłości. Wartość teorii leży nie tylko w jej przewidywaniach, ale także w tym, czego nie może pomieścić. Jeśli teoria strun przetrwa, to fantastycznie. Jeśli się załamie, nauczymy się czegoś głębokiego o naturze.

SuperSzturmowiec

Nie prawda

Tygrysy tego nie lubią

ataxbras

@SuperSzturmowiec Nie znasz się, lubią

pokojowonastawionaowca

@ataxbras Kurde, przypomniałeś mi jak ja k⁎⁎wa głupi byłem i czytałem na stronę LHC propozycje pracy dla programistów C# i k⁎⁎wa w głowie sobie powiedziałem, że "no nie ja jestem miekiszon nie dam rady, kim ja jestem ehh". To była dla mnie pracą marzeń.


Jeszcze fajne są hipotezy o "dziwadełku".

ataxbras

@pokojowonastawionaowca strangelets - tak, ciekawe, czy istnieją. Mało prawdopodobne, żeby LHC je wyprodukowało. Ale zderzacze jonów może kiedyś dadzą radę.

TRPEnjoyer

@pokojowonastawionaowca Data analityk petabajtów danych, które pewnie głównie wyglądają jak szum?

No ale sama domena na pewno ciekawsza niż banking czy e-commerce.

pokojowonastawionaowca

@TRPEnjoyer

>E-commerce

Mam wrażenie, że CS jaki znamy i jaki powinien być to przestał być rozwijany na rzecz skopiowania działania ludzkiego mózgu. Niby dobrze, niby nie, ciężko stwierdzić. Nie jestem w stanie nic ustalić, czy i w ogóle AI wpadnie kiedyś samo na coś takiego jak np.: pierwiastek z Quake'a, albo drzewa czerwono czarne, czy metody stochastyczne. W sensie samo z siebie czy to wymyśli.


W przypadku fizyki nie masz watachu krzyczących klientów, bo to co chcesz pozyskać to wiedzę i stworzyć coś nowego co będzie dużo bardziej przydatne niż CRUD sprawdzający cyferki i czy się zgadzają, żeby ktoś kupił to co ma kupić.

mordaJakZiemniaczek

Jeśli przy okazji położy model standardowy, to chyba są na to marne szanse? Ten, w przeciwieństwie do teorii strun, dał wiele sprawdzonych później predykcji

ataxbras

@mordaJakZiemniaczek Raczej nie położy, bo model standardowy jest dosyć otwarty. Natomiast teorię strun może, ze względu na ich wewnętrzną mechanikę.

onpanopticon

Teoria strun kojarzy mi się nomen omen właśnie ze strunami. Czyli jak daleko można naciągnąć struny matematyki, żeby na siłę wyprodukować coś, co przy horrendalnych założeniach może się jakoś tam spinać.


Gdzieś czytałem opinię która do mnie trafia, że do tej pory największe przełomy i odkrycia na gruncie fundamentalnym, były w swej istocie proste, bo najpewniej taka może być ostatecznie rzeczywistość. Prosta w konstrukcji, skomplikowana w możliwościach. A teoria strun jest jakby tego zaprzeczeniem i stawaniem na głowie, żeby naciągnąć każdą strunę, aby tylko na końcu jakimś cudem się to zgrało.


Niemniej to opinia na podstawie tego co czytam, czyli źródeł popularnonaukowych i opinii osób które się znają (jak chociażby ty) Sam niewiele z tego rozumiem.

ataxbras

@onpanopticon To trochę tak, a jednak inaczej.


Teoria strun jest w zasadzie prosta. I jej opis matematyczny w najbardziej czystej postaci też (oczywiście wymaga zrozumienia matematyki w stopniu średnio-zaawansowanym, ale niewiele bardziej, niż funkcja falowa). Problemem jest tylko to, że o ile sama teoria (a właściwie wiele jej form, ale upraszczamy) jest piękna i elegancka, o tyle Wszechświat odmawia współpracy.


I stąd się wzięły te wszystkie naciągania. Bo może jak dorzucę jeszcze jedną transformację to Wszechświat w końcu pójdzie na współpracę. Ale on jest uparty.


Z mojego własnego podwórka - zawsze walczę z podejściem, że to trudne i skomplikowane, bo wymiary, bo przestrzenie, bo aksjomatyka nie pasi. To wszystko jest proste, o ile usiądzie się nad tym dosyć długo. Dotyczy to też teorii strun, bo ona wynikła z umiłowania do elegancji i prostoty (co nie znaczy, że jest prawdziwa).


Nie wiem, jaka będzie przyszłość tej teorii, na mój nos marna. Ale gdzie jest i jak wygląda ten opis pierwotnej i najbardziej podstawowej tkanki Wszechświata - nie wiem. Jedynie czuję, że gdzieś jest, mam jakieś pomysły, gdzie tego szukać (jak wielu). Ale żadnej pewności.

Zaloguj się aby komentować