Математический аппарат теории струн естественным образом вытекает из простейших правил столкновения частиц при экстремальных энергиях. Физики-теоретики математически доказали, что концепция вибрирующих струн может быть не просто абстрактной фантазией, а единственно верным решением.
Одной из главных нерешенных задач современной физики является объединение квантовой механики и общей теории относительности Эйнштейна. При попытке математически описать поведение гравитации на квантовом уровне уравнения выдают бесконечности и теряют смысл. Теория струн предлагает изящное решение, но для ее прямого тестирования потребовался бы коллайдер размером с галактику.
Метод бутстрапа
Поскольку прямые эксперименты невозможны, группа физиков представила результаты использования альтернативного метода «бутстрапа». Ученые не стали изначально вписывать струны в свои формулы. Они взяли за основу лишь несколько базовых правил того, как должны вести себя частицы при столкновениях на сверхвысоких энергиях (на планковских масштабах).
Главным допущением стало свойство «сверхмягкости». При огромных энергиях частицы не должны жестко сталкиваться, порождая бесконечности, а скорее свободно проходить друг сквозь друга. Вторым условием стало минимальное количество кинематических точек, где вероятность рассеяния падает до нуля.
Применив только эти два логичных ограничения, физики получили математические выкладки, которые сами по себе сформировали ключевые признаки теории струн. В уравнениях автоматически появилась та самая «бесконечная башня» частиц с возрастающей массой и спином, которая соответствует гармоникам вибрирующей струны.
Это открытие не является прямым экспериментальным доказательством, но оно подтверждает невероятную математическую устойчивость теории струн. Оказалось, что если законы физики высоких энергий должны оставаться последовательными и лишенными парадоксальных бесконечностей, математика неизбежно приводит к концепции струн.
Ранее исследователи из ЮАР сообщили о первом обнаружении доказательств реальности теории струн.
