Einsteinov sen sa napĺňa

Dožívajúci Štandardný model




Základom súčasnej kozmológie - vedy o vesmíre ako celku, o jeho vzniku, histórii a budúcnosti – je tzv. Štandardný model vesmíru s počiatkom v Big Bangu. Štandardný model je súborom teórií popisujúcich štyri základné sily v prírode v rozmedzí energií, ktoré sme schopní dosiahnuť v dnešných urýchľovačoch elementárnych častíc. Trvalo storočia, kým ľudský intelekt prenikol až do tých najvzdialenejších kútov časopriestoru, v ktorom sa odohráva životný príbeh univerzálneho celku, zvaného Kozmos. Dvadsiate storočie prinieslo po takmer dvetisícročnom úsilí dva základné piliere moderného pohľadu na vesmír a jeho vývoj - všeobecnú teóriu relativity a kvantovú teóriu poľa.

Vesmír vznikol v nepredstaviteľne malom bode priestoru a času, ktorý si sám vytváral. Dnes je vo všetkých miestach rovnaký, galaxie a kopy galaxií sa vyskytujú v rovnakom počte vo všetkých smeroch. Rozpína sa a jeho rozpínanie riadi všadeprítomná gravitácia - sila, ktorú (dnes) popisuje všeobecná teória relativity. Je plochý a nemenný, uzavretý alebo otvorený - súčasná kozmológia zatiaľ odpoveď na túto otázku nepozná. Vyvíja sa; z jednoduchých prvkov, ako je vodík a hélium. V gigantických jadrových reaktoroch zvaných hviezdy vznikli ťažšie prvky, z ktorých vznikla Zem, planéty a život.

Všetky častice, ktoré dnes v prírode poznáme, sú zaradené do dvoch skupín podľa ich spinov (spin = jeden z prvkov kvantovej fyziky; zodpovedá rotácii): bozóny, ktoré majú celočíselný spin, a fermióny so spinom, ktorého hodnota sa rovná nepárnemu násobku 1/2. Prvé prenášajú sily (napr. fotón, gravitón), tie druhé tvoria hmotu (napr. elektrón, kvark). Pomocou symetrie boli fyzici schopní spojiť len častice toho istého typu - bozóny s bozónmi a fermióny s fermiónmi - nie však opačné častice. Zlom nastal v 70-tych rokoch minulého storočia, keď sa objavili prvé supersymetrické teórie, ktoré naznačovali symetriu aj medzi bozónmi a fermiónmi. Aj keď sa takéto symetrie v dnešnom vesmíre nevyskytujú, podľa teórie sú súčasťou jeho histórie. Napriek tomu, že tieto supersymetrické teórie neboli schopné popísať vesmír ako celok, stali sa podnetom k zrodu novej teórie - teórie superstrún.

Zviazaní kozmickou strunou

O strunách ako o základných stavebných kameňoch vesmíru sa začalo hovoriť už v 60-tych rokoch 20. storočia, seriózne sa však nimi začali fyzici zaoberať až v roku 1974. Pri znovuoživení teórie strún stál John Schwarz z amerického Caltechu a Joel Scherk z Ecole Normale Supérieure v Paríži. V súčasnosti je šíriteľom tejto teórie Edward Witten z Institute for Advanced Studies v americkom Princetone, ktorého spolu s Brianom Greenom z Cornellovej univerzity (tiež USA) považujú za najväčšie nádeje súčasnej fyziky. V roku 1984 vydali Green, Witten a Schwarz knihu (mala zeleno-bielo-čierny obal podľa ich mien) Superstrings Theory, ktorá odštartovala novú etapu vedeckého, ale aj laického záujmu o túto, v súčasnosti najnádejnejšiu teóriu „všetkého“.

Teória strún predpokladá, že časopriestor sa skladá z malých struniek vytvorených z priestoru, ktoré vibrujú na nekonečnom množstve frekvencií a ktoré vytvárajú najrozličnejšie slučky a prekríženia. Všetky elementárne častice (subatomárne - teda menšie ako atóm; elektrón, neutrón, neutríno atď.) sú v teórii strún týmito kmitajúcimi slučkami. Struny sú samostatnými kúskami priestoru a ich vzájomné interakcie vytvárajú charakteristiky všetkých existujúcich subatomárnych častíc. Sú nepredstaviteľne malé (10-33 centimetra) a keby sa dali nejakým spôsobom pozorovať (čo sa v žiadnych vlnových dĺžkach elektromagnetického spektra, vrátane viditeľného svetla nedá), zvonku by vyzerali ako nekonečne malé bodové častice. Každá elementárna častica sa skladá z jedinej struny. Struna môže teoreticky vibrovať (vo veľmi vzdialenom priblížení ako struna na husliach) na nekonečnom množstve frekvencií. Čím „divokejšie“ vibrácie, tým vyššie energie častíc. Znamená to teda, že existuje nekonečné množstvo elementárnych častíc? (Poznamenajme, že v súčasnosti fyzika pozná desiatky takýchto častíc.). Nech sa to zdá akokoľvek šialené, odpoveď znie: áno. Navyše, teória strún pracuje s 10-rozmerným priestorom (iná jej variácia dokonca s 26-rozmerným!) a dokáže spojiť bozóny a fermióny - je teda supersymetrická. A vysvetľuje aj to, na čo sa logicky pýtame: prečo vo vesmíre pozorujeme len štyri rozmery? Ostatné rozmery skolabovali fázovým prechodom, odpovedá teória strún. Tak ako sa z vody pri zamŕzaní stávajú kryštáliky ľadu, z čistého strunového priestoru „vykryštalizovali“ pri rozpínaní vesmíru a jeho chladnutí miliardy čiastočiek hmoty a vydelili sa známe sily. Jednoducho povedané, naše štyri rozmery sa rozpínajú, kým zvyšných šesť rozmerov zostalo „skrútených“ kdesi v ranom vesmíre. Je možné, že by sa objavili, keby sme v experimente dosiahli rozmery porovnateľné s tzv. Planckovou škálou (10-33 centimetra) a extrémne supervysoké energie. (V dnešných urýchľovačoch elementárnych častíc - v zjednotenom európskom CERN alebo americkom FERMILAB - sa dosahujú energie zodpovedajúce zhruba tisícnásobku hmoty (energie) protónu, ktorý napríklad tvorí jadro atómu vodíka. Táto energia však predstavuje len milióntinu miliardtiny tzv. Planckovej energie, ktorá zodpovedá hmote približne zrnka prachu alebo kolónie baktérií.)

Na ceste za Einsteinovým snom

Fyzikálny a matematický popis strún je mimoriadne komplikovaný a vyžaduje si znalosti vyššej matematiky. Edward Witten hovorí, že teória strún je súčasťou fyziky 21. storočia, ktorá náhodou zablúdila do 20. storočia. Fyzici sa tak ocitli v situácii Lindbergha, ktorý sedí bez inštrukcií v kabíne raketoplánu. Nikto zatiaľ nevie, či sa táto teória - akokoľvek je sľubná a elegantná - potvrdí a ak, bude to trvať desať rokov alebo niekoľko storočí? Nie sú k dispozícii ani presné rovnice, ktoré by teóriu strún popisovali, zatiaľ máme len aproximácie.

Lenže, teória strún nie je konečnou teóriou „všetkého“, ako sa na prvý pohľad môže zdať; je, alebo by mala byť, súčasťou ešte všeobecnejšej syntézy, záhadnej M-teórie, ktorej obrysy sa ešte len rysujú na abstraktnom obzore subatomárneho sveta. Prvýkrát v histórii sa teória snaží uskutočniť nenaplnený Einsteinov sen o zjednotení všetkých štyroch síl v prírode.

(Pokračovanie v nasledujúcej prílohe Veda 12. júla)

MICHAL ŠERŠEŇ

Autor je astrofyzik a šéfredaktor e-zinu WWW.5D.SK

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Žitňanská chce, aby polícia vysvetľovala, prečo nekoná. Poslanci váhajú

Ak vyšetrovatelia či prokuratúra podrobnosti nepovedia, musia to zdôvodniť. Mimovládne organizácie možnosť odmietnutia znepokojila.

KOMENTÁRE

Zlomí sa charakter Mosta aj pri infozákone?

Žitňanská môže mať s presadením návrhu pri partii, ktorá desať rokov klondajkuje štát, problém.

DOMOV

Má tu veľkú základňu, hovoria o Uhríkovi v Nitre

Súperi kandidatúru extrémistu zľahčujú.

DOMOV

Slovensku hrozí, že príde o desiatky miliónov eur

Peniaze z Únie Slovensko zrejme nestihne odčerpať do konca roka.

Neprehliadnite tiež

Strašia vás baktérie na mobile? Vymysleli "umývačku"

Nová nabíjačka dezinfikuje mobily, používa na to ultrafialové žiarenie.

Gates: Ctrl-Alt-Del bola chyba, malo to byť špeciálne tlačidlo

Dnes už túto kombináciu používajú viac v podnikoch ako domácnostiach, kedysi krotila počítače.

DETSKÁ RUBRIKA

Kone nám tisícky rokov uľahčujú život. Svoju silu si neuvedomujú

Splašený kôň môže človeku ublížiť, ak urobí nečakaný skok alebo vyhodí kopytami, nerobí to však schválne. Kone totiž nie sú agresívne.

Biometriu chcú už aj supermarkety

Ukážete prst a odchádzate s nákupom. Bez toho, aby sa ktokoľvek zaujímal o vaše odtlačky.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  2. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  4. Rastie nám pokrivená generácia?
  5. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  6. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  7. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  8. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  9. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať
  10. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci
  1. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  2. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  3. Rastie nám pokrivená generácia?
  4. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  5. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  6. AAA AUTO za päť rokov predalo 320 tisíc vozidiel
  7. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  8. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  9. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  10. Slávnostná imatrikulácia SvF STU v Bratislave
  1. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 20 677
  2. Rastie nám pokrivená generácia? 5 812
  3. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 5 244
  4. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 4 897
  5. Trenčania to chcú mať všade blízko. Kde kupujú byty? 2 106
  6. Kedy sa refinancovanie oplatí? 2 075
  7. Poistenci VšZP už nebudú platiť 17 centov v lekárňach za recepty 1 950
  8. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 1 940
  9. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 1 697
  10. Exotické destinácie s priamym letom z Viedne 1 300