Ученые создали модель Вселенной на основе теории суперструн

Группа из трех исследователей впервые продемонстрировала то, как в нашей Вселенной образовалось 3 пространственных измерений из десяти, девять из которых относились к пространству, а одно ко времени. Результаты были получены путем моделирования на суперкомпьютере.

В теории суперструн, которую называют "теорией всего", все элементарные частицы состоят из струн, а их отличия обусловлены характером колебаний этих очень маленьких струн. Один из видов колебаний струн создает частицу, несущую гравитацию, что позволяет расширить теорию относительности вплоть до масштабов элементарных частиц.

Теория суперструн предсказывает существование девяти пространственных измерений. Возникает вопрос о том, как это согласуется с тем, что мы наблюдаем только 3 измерения пространства.

Группа из трех исследователей преуспела в создании модели рождения Вселенной на суперкомпьютере, с применением рассчетов теории суперструн. Им удалось продемонстрировать, что первоначально во Вселенной было 9 пространственных измерений, но только 3 из них претерпели расширение в какой-то точке времени.

Эта работа будет опубликована в Physical Review Letters.

В своем исследовании команда разработала метод вычисления больших матриц для отслеживания взаимодействия струн. Им удалось вычислить, как 9 измерений пространства видоизменяются со временем. Они проследили, как происходит изменение девяти измерений по ходу развития Вселенной.

Если вернуться в прошлое, то в какой-то момент времени пространство действительно имело девять измерений. Но в какой-то момент, только три из них стали быстро расширяться. Полученные результаты впервые продемонстрировали, что привычное для нас трехмерное пространство, первоначально состояло из девяти измерений, как и предсказывает теория суперструн.

Прошло почти 40 лет с того момента, когда теория суперструн была предложена в качестве теории всего, что позволило расширить общую теорию относительности до масштабов элементарных частиц. Тем не менее, ее достоверность и практическая польза оставались неясными из-за сложностей с произведением на ее основе вычислений. Данное исследование, в ходе которого было получено решение загадки измерений пространства-времени, является сильным аргументом в пользу того, что теория достоверна.

Более того, появление нового метода проведения анализа теории суперструн с применением компьютеров, открывает новые возможности для применения этой теории в решении различных проблем. К примеру, теперь станет возможным дать теоретическое обоснование инфляционному расширению Вселенной на ранней стадии ее развития, а также текущему ее расширению, за открытие которого была выдана Нобелевская премия по физике в этом году. Ожидается, что дальнейшее развитие теории суперструн, будет играть важную роль в решении многих загадок в физике частиц. В том числе таких как существование темной материи и бозона Хиггса.

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• Сверхмассивная черная дыра растет как младенческая звезда
• Новый ветер дует от исторической сверхновой
• Марсотрясения могут помочь обнаружить жидкую воду под поверхностью Марса
• Органический материал с Марса раскрывает происхождение строительных блоков жизни
• Stoke Space провела испытание двигателя для предстоящей полностью многоразовой ракеты
• ИИ может быть причиной нашего провала в установлении контакта с инопланетными цивилизациями
• Ученые обнаружили неожиданное вещество в атмосфере экзопланеты – диоксид серы
• Ровер NASA Perseverance исследует древнюю реку на Марсе