שני הצדדים של המטבע רוטטים על אותו מיתר
אלברט איינשטיין מעולם לא הצליח ליצור תיאוריה מאוחדת שהסבירה את כל העולם במבנה קוהרנטי אחד. במהלך מאה שנה, חוקרים שילבו שלושה מתוך ארבעת הכוחות הפיזיקליים הידועים למה שהם כינו המודל הסטנדרטי. עם זאת, נותר כוח רביעי, כוח הכבידה, שלא ממש מתאים לתעלומה הזו.
או שאולי כן?
הודות לתגליות ומסקנות של פיזיקאים הקשורים לאוניברסיטת פרינסטון האמריקאית המפורסמת, יש כעת צל של סיכוי ליישב את התיאוריות של איינשטיין עם עולם החלקיקים היסודיים, שנשלט על ידי מכניקת הקוונטים.
למרות שעדיין לא מדובר ב"תיאוריה של הכל", עבודה שבוצעה לפני יותר מעשרים שנה ועדיין מתווספת חושפת דפוסים מתמטיים מדהימים. תורת הכבידה של איינשטיין עם תחומים אחרים בפיזיקה - בעיקר עם תופעות תת-אטומיות.
הכל התחיל עם עקבות שנמצאו בשנות ה-90 איגור קלבנוב, פרופסור לפיזיקה בפרינסטון. למרות שלמעשה עלינו להעמיק עוד יותר, בשנות ה-70, כאשר מדענים חקרו את החלקיקים התת-אטומיים הקטנים ביותר הנקראים קווארקים.
פיזיקאים מצאו שזה מוזר שלא משנה כמה אנרגיה התנגשו הפרוטונים, הקווארקים לא יכלו לברוח - הם תמיד נשארו לכודים בתוך הפרוטונים.
אחד מאלה שעבדו על הנושא הזה היה אלכסנדר פוליאקובגם פרופסור לפיזיקה בפרינסטון. התברר שהקווארקים "מודבקים" זה לזה על ידי החלקיקים ששמו אז שבח אותי. במשך זמן מה, חוקרים חשבו שגלואונים יכולים ליצור "מיתרים" הקושרים קווארקים זה לזה. פוליאקוב ראה קשר בין תורת החלקיקים לבין תורת הסטרואך לא הצליח לבסס זאת בשום ראיה.
בשנים מאוחרות יותר, תיאורטיקנים החלו להציע שחלקיקים יסודיים הם למעשה חתיכות קטנות של מיתרים רוטטים. התיאוריה הזו הצליחה. ההסבר החזותי שלו יכול להיות כדלקמן: כשם שמיתר רוטט בכינור יוצר צלילים שונים, תנודות מיתר בפיזיקה קובעות את המסה וההתנהגות של חלקיק.
בשנת 1996, קלבנוב, יחד עם סטודנט (ולאחר מכן דוקטורנט) סטיבן גובסר ופוסט דוקטורט אמנדה פיט, השתמש בתורת המיתרים כדי לחשב גלוונים, ולאחר מכן השוו את התוצאות עם תורת המיתרים עבור.
חברי הצוות הופתעו מכך ששתי הגישות הניבו תוצאות דומות מאוד. שנה לאחר מכן, קלבנוב חקר את שיעורי הספיגה של חורים שחורים וגילה שהפעם הם תואמים בדיוק. שנה לאחר מכן, הפיזיקאי המפורסם חואן מלדאסנה מצא התאמה בין צורה מיוחדת של כוח משיכה לתיאוריה המתארת חלקיקים. בשנים שלאחר מכן, מדענים אחרים עבדו על זה ופיתחו משוואות מתמטיות.
מבלי להיכנס לדקויות של הנוסחאות המתמטיות הללו, הכל הסתכם בעובדה ש אינטראקציה גרביטציונית ותת-אטומית של חלקיקים היא כמו שני צדדים של אותו מטבע. מצד אחד, זו גרסה מורחבת של כוח המשיכה שנלקחה מתורת היחסות הכללית של איינשטיין משנת 1915. מצד שני, זו תיאוריה שמתארת באופן גס את התנהגותם של חלקיקים תת-אטומיים ואינטראקציות ביניהם.
עבודתו של Klebanov נמשכה על ידי גובסר, שלימים הפך לפרופסור לפיזיקה ב... אוניברסיטת פרינסטון, כמובן, אבל, למרבה הצער, הוא מת לפני כמה חודשים. זה היה זה שטען לאורך השנים שהאיחוד הגדול של ארבע האינטראקציות עם כוח המשיכה, כולל השימוש בתורת המיתרים, יכול לקחת את הפיזיקה לרמה חדשה.
עם זאת, תלות מתמטית חייבת להיות מאושרת איכשהו בניסוי, וזה הרבה יותר גרוע. עד כה אין ניסוי לעשות זאת.
ראה גם:
