ストリング理論では、ストリングのごく一部が従来の素粒子に取って代わります。
ポール・M・サッター SUNY Stony BrookとFlatiron Instituteの天体物理学者で、 宇宙飛行士に聞く そして 宇宙ラジオ、および「宇宙でのあなたの場所。「サッターはこの記事を寄稿しました Space.comの専門家の声：Op-Ed＆Insights.
ストリング理論はすべての文字理論であり、重力がどのように動作するかなど、宇宙やパーティクルコライダーで見られる多様性と豊かさをすべて説明する単一の統合フレームワークになることを望んでいます。 暗黒エネルギー 電子が質量を持っているのはそのためです。そしてそれは潜在的に強力なアイデアですが、もしロックを解除すれば、物理的な世界に対する私たちの理解に完全に革命をもたらすとしたら、直接テストされたことはありません。
しかし、その基盤と潜在的な結果のいくつかを調査する方法がありました ストリング理論。そして、これらのテストは文字列理論を何らかの方法で直接証明するものではありませんが、そのケースを強化するのに役立ちます。探索してみましょう。
混乱する問題
ただし、最初に、なぜストリング理論がテストするのが非常に難しいのかを調べる必要があります。理由は2つあります。
ひも理論のひもは途方もなく小さく、プランクのスケールのどこかにあると考えられています。これは、最も正確な機器を使って調査したいと思っているものよりもはるかに小さいものです。実際、ストリングは非常に小さいため、電子や光子、中性子などの点のような粒子のように見えます。文字列を直接見つめることはできません。
その小ささに関連して、ストリング理論が実際に重要であるレジームを調査するために必要なエネルギースケールがあります。今日のところ、私たちは説明するための2つの異なるアプローチがあります 自然の4つの力。一方で、電磁界と2つの核力の微視的記述を提供する量子場理論の手法があります。そしてもう一方には 一般相対性理論、重力を時空の曲がりとゆがみとして理解することができます。
直接調査できるすべてのケースで、どちらか一方を使用するだけで十分です。弦理論は、4つの力すべてを単一の記述と組み合わせようとするときにのみ効果を発揮します。これは、非常に高いエネルギースケールでのみ重要です。非常に高いため、そのような高さに到達する機械を構築することはできません。
しかし、粒子コライダーを考案して量子重力のエネルギーを直接調べることができたとしても、ストリング理論はまだ完成していないため、ストリング理論をテストすることはできませんでした。存在しません。実際の理論に近づくことを期待する近似値しかありませんが、私たちがどれほど正しい（または間違っている）かはわかりません。したがって、ひも理論は、仮説の実験と比較できるような予測を行うことさえできません。
コズミックブルース
粒子コライダーでストリングの潜在的な世界を詳細に調べるために必要なエネルギーに到達することはできませんが、138億年前、私たちの宇宙全体は基本的な力の大釜でした。多分私達はの歴史を調べることによっていくつかの糸のような洞察を得るかもしれません ビッグバン.
ストリング理論家によって提案された1つの提案は、別の種類の理論的ストリング、つまり宇宙ストリングです。宇宙ストリングはビッグバンの初期の瞬間から残った時空の宇宙にまたがる欠陥であり、それらはそれらの時代の物理学のかなり一般的な予測です 大宇宙.
だが 宇宙のひも は、通常は非常に小さいため「微視的」という言葉は大きすぎますが、宇宙の絶え間ない拡大によって引き伸ばされ、引っ張られています。それで、宇宙のあちこちに宇宙のひもが浮かんでいるのを見つけたら、それを注意深く調べて、それが本当にひも理論によって予測されたものかどうかを確認することができます。
これまでのところ、私たちの宇宙では宇宙のひもは発見されていません。
それでも、検索はオンです。宇宙弦を見つけたとしても、必ずしも弦理論を検証するわけではありません。理論と観測の両方で、弦理論の予測と時空クラックバージョンを区別するために、さらに多くの作業が必要になります。
それほど超対称性ではない
それでも、興味深い手がかりを見つけることができるかもしれません。それらの手がかりの1つは 超対称性。超対称性は、すべてのフェルミオン（電子やクォークのような現実の構成要素）とボソン（グルオンや光子のような力のキャリア）を単一のフレームワークの下でリンクする、自然の仮説的対称性です。
超対称性の機構は最初にストリング理論家によって考案されましたが、すべての高エネルギー物理学者が潜在的にいくつかの問題を解決するための興味深い道として発砲しました 標準モデル 新しい物理学の予測を行います。文字列理論では、超対称性により、文字列は自然の力だけでなくビルディングブロックも記述することができ、その理論は本当にすべての理論になる力を与えます。
したがって、超対称性の証拠を見つけた場合、それはストリング理論を証明するものではありませんが、それは主要な踏み台になるでしょう。
超対称性の証拠は見つかりませんでした。
の 大型ハドロンコライダー （LHC）は、理論によって予測された新しい粒子を探すことによって、超対称性、または少なくともいくつかの最も単純で到達しやすい超対称性のバージョンを探索するように明示的に設計されました。 LHCは完全に空になり、新しい超対称粒子のほのめかしさえなく、最も単純な超対称性の考えをすべて地図から完全に取り除きました。
そして、この否定的な結果はストリング理論を除外するものではありませんが、それもあまり見栄えがよくなるわけではありません。
ひょっとしたら、弦理論の裏付けや副次的予測の証拠さえあるのだろうか？言うことは不可能です。これまでは実現できなかった超対称性に多くの期待が寄せられました。超対称性をさらに推し進めるためにさらに大きなコライダーを構築する価値があるのか、それともあきらめて他のことを試してみるべきなのかという疑問が残っています。
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エピソードを聞いて詳細を学ぶ 「ストリング理論はそれだけの価値がありますか？（パート6：おそらくこれをテストする必要があります）」 「Ask A Spaceman」ポッドキャストで。 iTunes とウェブでhttp://www.askaspaceman.com。ジョンC.、ザカリーH。、@ edit_room、マシューY.、クリストファーL.、クリズナW.、サヤンP.、ネハS.、ザカリーH.、ジョイスS.、マウリシオM。、@ shrenicshah、パノスT 。、Dhruv R.、Maria A.、Ter B.、oiSnowy、Evan T.、Dan M.、Jon T。、@ twblanchard、Aurie、Christopher M。、@ unplugged_wire、Giacomo S.、Gully F. この作品につながった質問のために！ Twitterで#AskASpacemanを使用するか、Paulをフォローして、質問を投稿してください ゆうたろう そして facebook.com/PaulMattSutter.
