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ビッグバンを研究している科学者は、ストリング理論はいつかビッグバンの残光の測定によって実験的にテストされる可能性があると言います。
イエール大学の物理学の助教授であるリチャードイーストハーは、5月12日水曜日にスタンフォード大学で開催された「アインシュタインを超えて：ビッグバンからブラックホールへ」と題した会議でその可能性について話し合います。 Eastherの同僚は、コロンビア大学のブライアングリーン、SUNYバッファロー大学のウィリアムキニー、プリンストン大学のヒラニアペイリス、ウィスコンシン大学のゲイリーシーウです。
ストリング理論は、大きな（重力）物理と小さな（原子）物理を統合しようとしています。これらは現在、一般相対性理論と量子理論の2つの理論によって記述されていますが、どちらも不完全である可能性があります。
批評家は、ストリング理論を、テストすることができない「哲学」として軽視しています。しかし、Eastherと彼の同僚の結果は、ストリング理論を裏付ける観測的証拠が、ビッグバンの後に出現する最初の光である宇宙マイクロ波背景（CMB）の注意深い測定で見つかることを示唆しています。
「宇宙の歴史の中で最も強力な出来事であるビッグバンでは、弦理論の微妙な兆候を明らかにするために必要なエネルギーが見られます」と、Eastherは述べています。
ストリング理論は、極端に短い距離と高エネルギーでのみ明らかになります。プランクスケールは10〜35メートルで、定義可能な理論上の最短距離です。それに比べて、直径10〜10メートルの小さな水素原子の幅は10兆兆倍です。同様に、最大の粒子加速器は、サブ原子粒子を衝突させることにより、1015電子ボルトのエネルギーを生成します。このエネルギーレベルは、量子論の物理学を明らかにすることができますが、ストリング理論をテストするために必要なエネルギーよりもおよそ1兆分の1です。
科学者は、宇宙の基本的な力—重力（一般相対性理論によって定義されます）、電磁気、「弱い」放射能力および「強い」核力（すべて量子理論によって定義されます）—ビッグの高エネルギーフラッシュで統一されたと言いますバン、すべての物質とエネルギーがサブ原子スケールに閉じ込められたとき。ビッグバンは約140億年前に発生しましたが、その残光であるCMBはまだ宇宙全体を覆い、最初の瞬間の化石記録を含んでいます。
ウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ（WMAP）はCMBを調査し、このほぼ均一な放射内で微妙な温度差を検出し、絶対零度よりもわずか2.73℃高く光ります。均一性は、ビッグバンから約10〜33秒後に宇宙の膨張が急速に加速した「インフレ」の証拠です。インフレの間、宇宙は原子スケールから宇宙スケールへと成長し、そのサイズは100兆兆倍も増加しました。すべての量子場と同様に、インフレを引き起こしたエネルギー場には変動が含まれていました。これらの変動は、凍った池の波のように宇宙マイクロ波背景に閉じ込められており、弦理論の証拠を含んでいる可能性があります。
イーストハーと彼の同僚は、ビッグバンの直後に起こった急速な宇宙の膨張を比較して、個々のピクセルを明らかにするために写真を拡大します。プランクスケールの物理学は10〜35メートルの「波状」を作りましたが、宇宙の膨張のおかげで、変動は今では何光年にも及ぶ可能性があります。
Eastherは、ストリング理論がホットスポットとコールドスポットのパターンを微妙に変更することにより、マイクロ波背景に測定可能な影響を残す可能性があることはロングショットであると強調しました。ただし、弦理論は実験的にテストするのが非常に難しいため、どんな機会でも試す価値があります。 CMBPolやヨーロッパのミッションPlanckなどのWMAPの後継者は、CMBをかつてない精度で測定します。
ストリング理論から生じるCMBへの変更は、宇宙マイクロ波背景の温度差の標準予測から1％も逸脱する可能性があります。しかし、支配的な理論からの小さな逸脱を見つけることは前例がないわけではありません。例として、測定された水星の軌道は、アイザックニュートンの重力の法則によって予測された軌道と、年間約70マイル異なっていました。アルバートアインシュタインの重力の法則である一般相対性理論は、太陽の重力が水星の軌道を加速しているときの、時空の微妙な反りが原因である矛盾を説明できます。
「Beyond Einstein」会議の詳細については、http：//www-conf.slac.stanford.edu/einstein/を参照してください。
元のソース：イェール大学ニュースリリース
