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

Na náramok treba myslieť, Rusko nemôže zájsť ani na viedenské vianočné trhy

Pavol Rusko je siedmym občanom, ktorý dostal monitorovací náramok bez odsúdenia.

DOMOV

Danko v dume dvoril Rusom, keď prekrúcajú ´68, mlčí

Danko je absolútne mimo reality, ohodnotil proruský sentiment politológ.

KOMENTÁRE

Srebrenica stále pripomína, že Európa nemusí byť imúnna

Mladič sa pred spravodlivosťou nakoniec neschoval.

Neprehliadnite tiež

Krachujúcim hudobníkom môže pomôcť veda. Ukázala, ako zmeniť vkus ľudí

Výskumníci dokonca ovplyvnili, akú sumu boli dobrovoľníci ochotní minúť za hudbu.

Google priznal zber údajov o polohe, aj keď bola vypnutá

Polohu vedel zistiť aj vtedy, ak zariadenie nemalo kartu SIM.

Intel predával roky čipy, ktoré majú bezpečnostné nedostatky

Hackeri môžu vďaka bezpečnostnej diere získať kontrolu nad počítačom.

Niekoľko stoviek webov dokáže zistiť každé stlačenie klávesnice

Bez vedomia ľudí sa môžu ich osobné údaje dostávať na servery, na ktoré nepatria.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Slovenské deti dostávajú mesačne 22€
  2. 3 pravidlá pre lepší dôchodok
  3. Čerešne - miesto, kde môžete žiť podľa seba
  4. 4 rady pre deti a dospelých, ako sa starať o pokožku
  5. Výstava Podoby lásky zobrazí skutočné osudy konkrétnych žien
  6. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek
  7. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky
  8. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky
  9. Ochráňte pred zlodejmi celé vozidlo vďaka VAM Akustik
  10. V tomto roku si už konečne užijem Vianoce bez vrások
  1. 4 rady pre deti a dospelých, ako sa starať o pokožku
  2. Výstava Podoby lásky zobrazí skutočné osudy konkrétnych žien
  3. Tohtoročné trhy pred Auparkom bude otvárať Vidiek
  4. Všetky okresy svojimi pobočkami pokrývajú len tri banky
  5. Ochráňte pred zlodejmi celé vozidlo vďaka VAM Akustik
  6. Čerešne - miesto, kde môžete žiť podľa seba
  7. Nová michalovská nemocnica otvorí brány: toto musíte vidieť!
  8. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky
  9. Mladí vodiči preferujú čoraz silnejšie autá
  10. Ako sa zbaviť chladnej podlahy
  1. Vyrábajú v malom, no presadili sa. Sessler a Farmárske lupienky 14 006
  2. 3 pravidlá pre lepší dôchodok 9 727
  3. Slovenské deti dostávajú mesačne 22€ 4 268
  4. Stavba domu na kľúč – úspora času aj financií 3 541
  5. Ako sa zbaviť chladnej podlahy 2 905
  6. Moskva alebo Petrohrad? 2 421
  7. VW Tiguan Allspace: prvé sedemmiestne SUV od Volkswagnu 2 323
  8. Ako pracujú poisťováci? Dostali sme sa medzi nich 2 149
  9. Online analýza spotreby elektriny vám pomôže ušetriť 1 785
  10. Nepríjemná bolesť. Tu sú 3 rady, ako sa jej zbavíte 1 705