Een boulderfysicus van de University of Colorado is een stap dichter bij het oplossen van een snaartheoriepuzzel die 20 jaar in de maak is.

Paul Romatschke, een universitair hoofddocent natuurkunde aan CU Boulder, heeft een alternatieve reeks hulpmiddelen bedacht voor degenen die het driekwart-dilemma van de snaartheorie creëerden, een wiskundige puzzel die wetenschappers jarenlang heeft geplaagd en hen ervan heeft weerhouden deze mogelijke 'theorie van alles' volledig te begrijpen en te bewijzen.

Hoewel niet noodzakelijk van toepassing op de dagelijkse wereld, de resultaten, die deze week werden gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , de deur openen voor vergelijkingen op een hoger niveau die gevolgen kunnen hebben voor de manier waarop we belangrijke aspecten van de natuurkunde benaderen en begrijpen, zoals snaartheorie of kwantumveldentheorieën, die een reeks theorieën in de natuurkunde zijn die de dynamiek van velden beschrijven, of objecten die alles doordringen.

"Hoewel het leuk zou zijn om echt de betekenis van driekwart te begrijpen, dit is op zijn minst een zeer suggestieve foto, dus misschien is dat zo niet de oplossing voor driekwart, op zijn minst een stap in de richting van een oplossing, ’ zei Romatschke.

Sinds de jaren zestig, wetenschappers hebben gepuzzeld over de snaartheorie, een theoretisch kader van de werkelijkheid dat kleine, kronkelende eendimensionale objecten - snaren genaamd - die het weefsel van alles vormen. Eerst bestudeerd als een brede manier om een ​​aantal vragen in de fundamentele natuurkunde te beantwoorden, het is sindsdien toegepast op onderwerpen variërend van fysica van zwarte gaten tot kernfysica tot de oorsprong van het universum.

Maar, bediscussieerbaar, een van de grootste doorbraken is de ontdekking dat zwarte gaten en materie grofweg twee kanten van dezelfde medaille zijn.

Deze zogenaamde "dualiteit" stelt natuurkundigen in staat eigenschappen van materie (zoals druk) in kaart te brengen met eigenschappen van de zwarte gaten die worden gevonden in de algemene relativiteitstheorie van Einstein, wat de snaartheorie zou openen voor een nog grotere wiskundige verkenning. Er is, echter, een groot voorbehoud - terwijl natuurkundigen denken dat het werkt, niemand heeft het kunnen bewijzen.

Sinds de ontdekking van deze dualiteit 20 jaar geleden werd gedaan, snaartheoretici hebben geprobeerd deze wegversperring op te ruimen met steeds ingewikkelder vergelijkingen. Elke keer dat ze deze dualiteit vergelijken, Hoewel, ze krijgen allemaal exact hetzelfde resultaat:de vrije energie (het vermogen van een systeem om werk te doen) van een sterke interactie (of koppeling) van de twee is ongeveer driekwart van de sterkte van een zwakke koppeling.

Romatschke, Hoewel, denkt dat hij eindelijk een antwoord op deze puzzel heeft - hij moest gewoon van dimensie veranderen.

Romatschke werkte in een wereld die maar twee dimensies heeft:een 'flatland' zo je wilt. Met behulp van enkele van de vergelijkingen uit bestaand onderzoek over het onderwerp, evenals moderne technieken van de kwantumveldentheorie, hij kon bewijzen dat er een relatie bestaat door materie te forceren (in dit geval druk) om te interageren van nul interactie tot oneindige interactie.

Uit dit onderzoek bleek dat de druk van oneindige koppeling precies viervijfde is van die bij nulkoppeling, wat betekent dat er niet alleen een sterker verband is in deze kleinere dimensie dan wat eerder werd gevonden, het kan ook een standaardaanpak bieden voor het oplossen van dit soort puzzels.

Romatschke erkent dat dit kan worden veroorzaakt door de verschillen in afmetingen, maar is nog steeds optimistisch over het nut ervan voor de kwantumveldentheorie en het openbreken van de lang gekoesterde snaartheoriepuzzel.

"Dit is fundamenteel onderzoek. De meeste dingen die we proberen, werken niet, "zei Romatschke. "Niettemin, als er iets is dat op zijn minst de potentie heeft om te werken, dan denk ik dat we het moeten nastreven."