Преосмисляне на реалността: Цялата Вселена е един-единствен квантов обект?
С оглед на новите доказателства физиците стартират да преглеждат космоса не като формиран от разнообразни пластове, а като квантово цяло, обвързвано посредством квантово заплитане.
Представете си, че можете да виждате през предмети от всекидневието до нещата, от които са направени. Ако увеличите изображението на един стол, да вземем за пример, ще видите, че той е построен от атоми. Приближавате се още веднъж и ще видите, че тези атоми съдържат субатомни частици, наречени протони, неутрони и електрони. Ако увеличите още повече, ще видите, че протоните и неутроните са формирани от кварки.
Това са пластовете на действителността и това е методът, по който физиците схващат Вселената: като разделят всичко на съставните му елементи - метод, прочут като редукционизъм.
" Като физик на обикновените частици съм израснал с тази философия. Тя е извела физиката през дълъг път - въпреки всичко по този начин сме построили сегашната си визия за материята и нейното действие. Но в този момент, когато по-нататъшният прогрес е в застой, съм уверен, че би трябвало да подходим по друг метод ", декларира в статия за New Scientist професорът по теоретична физика Хайнрих Пас (Heinrich Päs) отб Техническия университет в Дортмунд, който работи и в региона на космологията и не се опасява да си задава огромните въпроси на Вселената..
" Мисля, че вместо да се приближаваме от ден на ден във вътрешността, би трябвало да се отдалечим. По този метод можем да забележим, че всичко, което съществува, в това число такива видимо фундаментални неща като пространството и времето, са фрагменти от едно единно цяло. Това може да звучи като философия или мистицизъм, само че в действителност е директен резултат от използването на квантовата механика към целия космос. Когато извършите това, ще разберете, че Вселената в основата си въобще не е формирана от обособени елементи, а е обединен квантов обект ", продължава Хайнрих Пас.
Това е радикална концепция, която занапред започваме да ревизираме пробно. Но в случай че тя е вярна, може да помогне за разрешаването на някои от най-загадъчните мистерии във физиката и да промени метода, по който мислим за Вселената.
В продължение на съвсем един век физиците, които се пробват да схванат най-фундаменталните пластове на действителността, несъзнателно разказват системи, без да знаят какво се случва вътре в тях. През 30-те години на ХХ век, когато Енрико Ферми разбрал как неутронът се разпада на протон и изхвърля електрон - известно като бета разпад - той го направил единствено като взел поради участващите електрони, протони и неутрони. Едва десетилетия по-късно, когато физиците откриват междинна парченце, наречена W-бозон, те осъзнават, че съществува по-дълбок пласт от взаимоотношения, които се демонстрират в по-дребни мащаби.
От днешна позиция описанието на Ферми е прототип на т. нар. ефективна доктрина на полето (EFT) - математическа рамка, която ни разрешава да разделим действителността на разнообразни по величина мащаби и да ги проучваме поотделно. По този метод физиката се държи като набор от кукли матрьошки, при които можете да разучите външната кукла, без да знаете нищо за куклите вътре.
ЕФЕКТИВНА ТЕОРИЯ НА ПОЛЕТО
EFT се назовава всяка работа, в която се употребява тази концепция. Винаги, когато физиците желаят да опишат резултати оттатък открита, само че непълна доктрина, без да прецизират каква е новата физика, те употребяват EFT.
" Всичко е EFT ", отбелязва Клиф Бърджис (Cliff Burgess), физик от Университета Макмастър в Хамилтън, Канада, който е написал книга за този метод.
Решаваща за EFT е концепцията, че другите мащаби на Вселената подхождат на разнообразни сили. На най-големите дистанции се намират най-ниските сили, до момента в който най-малките елементи на действителността са свързани с най-високите сили. Ферми не е разполагал с ускорител на частици като Големия адронен колайдер (LHC), тъй че не е могъл да доближи високите сили, нужни за откриване на по-малките мащаби на действителността на W бозона.
Все отново описанието на Ферми работи добре за нуклеарната физика и е приближение на една още по-добра, по-фундаментална доктрина: Стандартният модел на физиката на обикновените частици, нашата най-хубава визия за материята и нейното действие. Сега знаем, че Стандартният модел също е повърхностен, защото не включва гравитация, парченце за загадъчната тъмна материя на Вселената или механизъм за генериране на объркващите маси на субатомните частици, наречени неутрино. Когато това излиза наяве, физиците осъзнават, че самият Стандартен модел също е EFT.
При цялото улеснение, което дават, EFT може би скриват по-вярно схващане за Вселената. Това е по този начин, тъй като те основават проблеми. Един от тях, за който теоретиците на обикновените частици се тревожат от години, е свързан с Хигс бозона - частицата, която придава маса на кварките и електроните. В теории като общоприетия модел частиците могат краткотрайно да се трансформират в краткотрайни частици, известни като виртуални частици, единствено с цел да се разпаднат бързо назад в първичната парченце. По силата на квантовата механика, разпоредбите, които ръководят света на частиците, тези флуктуации способстват за масата на частицата. Степента на този принос зависи от най-високата сила, която виртуалните частици могат да имат.
Важно е да се означи, че определянето на приноса към масата на частицата зависи от границите на силата, в които се ползва Стандартният модел - или от размера на матрьошката. Доколкото ни е известно, горната граница на силата е скалата на Планк, най-малката съществуваща канара и точката, в която гравитационните резултати стават значими и Стандартният модел би трябвало да бъде сменен с нещо, което сплотява гравитацията и квантовата механика. Според тази концепция се чака масата на Хигс бозона да се дефинира от скалата на Планк. Но прогнозата е 17 порядъка по-голяма от действителната маса, която е измерена, когато в последна сметка частицата е открита в LHC.
Единственият метод да се заобиколи тази главоблъсканица е да се одобри, че изцяло несвързаните приноси към масата на Хигс от мимолетни виртуални частици просто по този начин се случва, че съвсем изцяло се унищожават взаимно. Това постанова изискванията, които следим в нашата Вселена, да са толкоз малко евентуални, колкото и балансирането на молив на върха му. Това е известно като проблем на фината конфигурация.
Подобна главоблъсканица се появява и в космологията. Този пъзел е обвързван с тъмната сила - мистериозната мощ, която задвижва ускореното разширение на Вселената. Смята се, че разширението се дължи на силата, която се съхранява във вакуума на пространството. Но тук следената от учените действителност се разграничава още повече от прогнозата: цената на измерваната от тях сила на вакуума е на към 30 порядъка прекомерно дребна.
ФИЗИКАТА НА ЕЛЕМЕНТАРНИТЕ ЧАСТИЦИ В КРИЗА
Направени са някои опити за решение на тези две загадки. Подходът, прочут като суперсиметрия, да вземем за пример планува нови частици, които анулират квантовите флуктуации, създавани от частиците на Стандартния модел. Алтернативно решение включва спомагателни измерения на пространство-времето. Тази концепция - препоръчана от Нима Аркани-Хамед, понастоящем в Института за напреднали проучвания в Принстън, Ню Джърси, и неговите сътрудници - гласи, че гравитацията може да изтича в тези спомагателни измерения, което я прави да наподобява по-слаба, в сравнение с е в действителност. Моделите, учредени на тази концепция, плануват по-ниска канара на Планк, което значи по-малка маса на Хигс. Допълнителните измерения са невидими, защото са нагънати толкоз компактно, че до момента са избегнали пробното им разкриване.
Както суперсиметрията, по този начин и концепцията за спомагателните измерения предсказват откриването на нова физика в LHC под формата на нови суперсиметрични частици или възбуждания в квантови полета, които биха се движили към нагънатите измерения. Досега обаче LHC е разкрил Хигс бозона и нищо друго. Възможните решения на казуса с фината конфигурация сами по себе си стават все по-фино настроени, защото LHC продължава да изключва опциите да се скрият.
Накратко, физиката на обикновените частици е в рецесия. " Ето за какво дребна група теоретици, измежду които съм и аз, неотдавна стартира да изследва различен, коренен метод - подобен, който предлага опция на редукционизма, какъвто го познаваме. Вместо да се преглеждат поотделно другите енергийни мащаби на Вселената, той ги третира по този начин, като че ли всички те имат някакво отношение един към различен ", споделя проф. Хайнрих Пас.
За да се разбере по какъв начин работи това, би трябвало да се прегледа една прилика, употребена от физиците, която се базира на границите, където цветовете на дъгата стават невидими. При най-високите сили, а затова и при най-малките размери, оттатък виолетовия цвят в дъгата се намира това, което назоваваме ултравиолетово (UV). При най-ниските сили и най-големите размери се намира това, което назоваваме инфрачервен цвят (IR). Между двете, във забележимата част на дъгата, се намира региона, в която работи Стандартният модел.
От известно време е общоприето, че моделът престава да работи при безпределно дребните размери и високите сили на скалата на Планк. Това е по този начин наречената ултравиолетова област, където биха се показали резултатите на квантовата гравитация. Но в края на 90-те години на ХХ век Андрю Коен (Andrew Cohen) от Бостънския университет в Масачузетс дружно с Дейвид Каплан (David Kaplan) и Ан Нелсън (Ann Nelson), тогава във Вашингтонския университет в Сиатъл, се замислят дали има граница и при доста огромните дистанции или ниските сили, които назоваваме инфрачервена област.
Докато учат черните дупки, Коен и сътрудниците му пресмятат, че има оптималната дължина или минимална сила, при която Стандартният модел престава да бъде годен. Отвъд нея гравитацията взема връх. Може да наподобява интуитивно, че в случай че има долна граница, би трябвало да има и горна. Но извънредно значимото е, че откривателите откриват, че тези видимо несвързани граници не са самостоятелни една от друга. С други думи, физиката в тези извънредно разнообразни енергийни мащаби наподобява е обвързвана - събитие, наречено UV/IR разбъркване.
Изчисленията не оферират съответни стойности за нискоенергийната граница. Затова Коен и неговите сътрудници тестват най-големия мащаб, за който могат да се сетят: радиусът на наблюдаемата Вселена. В още един вълнуващ поврат се оказало, че съответстващата на това инфрачервено спиране UV границата е тъкмо цената на минималната сила на тъмната сила на Вселената - въпреки всичко не е мащаба на Планк. Ако виртуалните частици, допринасящи за тъмната сила, съблюдават тази граница, това би могло да изясни за какво тези резултати не довеждат тъмната сила до неуместно огромни стойности.
Дълго време никой не е обръщал изключително внимание на този резултат. Повечето хора са били ориентирани към суперсиметрията и нейната дарба да позволи казуса с частицата на Хигс. Но в последно време рецесията във физиката става все по-очевидна, защото доста евентуални решения на казуса с фината конфигурация отпадат. В резултат на това прозренията на Коен и неговите сътрудници се радват на голям интерес от страна на теоретици като професор Хайнрих Пас.
" Започнах да се чудя: в случай че смесването на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи може да помогне за решаването на казуса с тъмната сила, може ли то да помогне и за решаването на втория огромен проблем във фундаменталната физика, а точно непоносимата лекост на Хигс? ", споделя професор Хайнрих Пас.
За да отговорим на този въпрос, Том Кефарт (Tom Kephart) от Университета Вандербилт в Тенеси и Хайнрих Пас първо се пробват да дефинират каква може да бъде границата на инфрачервения набор за Хигс бозона въз основа на лимитираното време на живот на частицата. Те дефинират ултравиолетова граница, която е с 11 порядъка по-ниска от скалата на Планк.
'Тя е по-добра от тази, която имахме, само че въпреки всичко е милион пъти прекомерно огромна за масата на Хигс, която следим ", споделя Пас.
Добавянето на допълнителни измерения би могло да реши казуса напълно. През последните години теоретици като мен са опитвали няколко други метода за решение на казуса с Хигс, като са употребявали разновидности на разбъркване на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи - всеки от тях идва от друг аспект. Някои от тях, като този на Пас и екипа му, черпят ентусиазъм от работата на Коен и сътрудниците му върху черните дупки. Други се пораждат от теорията на струните, която допуска, че всичко е формирано от необикновено дребни струни. Нито един от досегашните опити не е подсилен с пробни доказателства, само че те могат да ни оказват помощ да се направи крачка в вярната посока. Няколко от тях даже показват едно фундаментално свойство на главната действителност, което може да е причина за това разбъркване, с огромни последствия за метода, по който виждаме Вселената.
КВАНТОВОТО ВПЛИТАНЕ
Квантовото вплитане обикновено се разказва като поразителна корелация сред квантови обекти. Ако се приготвят две частици по избран метод, измерването на едната незабавно фиксира другата, без значение от дистанцията сред тях. Но тези корелации могат да се преглеждат като доказателство за обстоятелството, че вплетените квантови системи не могат да се схващат като формирани от елементи: те са едно и също нещо. Точно както тази сплотеност свързва отдалечени частици, тя може да свързва и квантови резултати при разнообразни сили. С други думи, квантовото заплитане би могло да бъде причина ултравиолетовите и инфрачервените мащаби на Вселената да наподобяват като обсъждащи между тях.
С напредването нагоре по скалата на размерите и надолу по силата, резултатите на по-ниските сили биха могли да бъдат прекратени посредством развой, наречен декохерентност. Това добре разбрано квантово събитие прикрива вплитането от окото на локалния наблюдаващ. То е повода да не изпитваме квантови странности в всекидневието си.
В някои работи е открита връзка сред вплитането и смесването на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи, само че границите в проучването на Коен и сътрудниците му са подбудени от гравитацията, а не от вплитането. Вълнуващо е, че неотдавнашната работа на водещи откриватели в региона на теорията на струните предлага решение: като допуска, че самата гравитация може да е вплетеност под прикритие.
" Това е смела концепция, само че допускам, че вплитането предизвиква разбъркване на UV/IR. Ако това е по този начин, има големи последствия за разбирането на действителността в нейната най-фундаментална част. Ако вплитането може да се приложи към целия космос, тогава вместо всичко да е формирано от все по-малки и по-малки части, то би трансформирало Вселената в " единна, неделима единица ", по думите на квантовия пионер Дейвид Бом. Всички съществуващи обекти ще бъдат кодирани в универсална вълнова функционалност - математическа единица, която разказва едно-единствено вплетено положение ", изяснява проф. Пас.
Скоро ще разберем дали това дава отговор на действителността. Коен и неговите сътрудници допускат, че смесването на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи ще повлияе на взаимоотношението на електроните или субатомните частици, наречени мюони, с електромагнитните полета, което ще се прояви като противоречие сред предсказанията на Стандартния модел и измерванията. Феноменът може да се прояви и в други процеси.
Един от образците, които Хайнрих Пас и неговите колеги изследват сега, е обвързван с масите на неутриното. За разлика от всички останали частици, съгласно някои модели съвсем несъществуващите маси на неуловимите неутрино могат да бъдат напълно генерирани от виртуални частици. Това значи, че те би трябвало да са по-чувствителни от другите частици към всевъзможни резултати на разбъркване на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи.
" Ако в действителност открием доказателства в поддръжка на тази концепция, това ще промени трагично метода, по който си представяме космоса. Това би означавало, че можем освен да забележим света в песъчинка, както е споделил поетът Уилям Блейк, само че и безусловно да забележим цялата Вселена в нейните най-малки частици. Макар че това може да звучи просто като друг метод за работа с физиката, то е доста повече от това. Вярвам, че сме на път към изцяло ново схващане за това по какъв начин е устроена Вселената ", зааключава проф. Пас.
Справка: Radiative neutrino masses and the Cohen-Kaplan-Nelson bound
Patrick Adolf, Martin Hirsch, Heinrich Päs https://arxiv.org/abs/2306.15313
Източник: Rethinking reality: Is the entire universe a single quantum object?, Heinrich Päs, New Scientist
Представете си, че можете да виждате през предмети от всекидневието до нещата, от които са направени. Ако увеличите изображението на един стол, да вземем за пример, ще видите, че той е построен от атоми. Приближавате се още веднъж и ще видите, че тези атоми съдържат субатомни частици, наречени протони, неутрони и електрони. Ако увеличите още повече, ще видите, че протоните и неутроните са формирани от кварки.
Това са пластовете на действителността и това е методът, по който физиците схващат Вселената: като разделят всичко на съставните му елементи - метод, прочут като редукционизъм.
" Като физик на обикновените частици съм израснал с тази философия. Тя е извела физиката през дълъг път - въпреки всичко по този начин сме построили сегашната си визия за материята и нейното действие. Но в този момент, когато по-нататъшният прогрес е в застой, съм уверен, че би трябвало да подходим по друг метод ", декларира в статия за New Scientist професорът по теоретична физика Хайнрих Пас (Heinrich Päs) отб Техническия университет в Дортмунд, който работи и в региона на космологията и не се опасява да си задава огромните въпроси на Вселената..
" Мисля, че вместо да се приближаваме от ден на ден във вътрешността, би трябвало да се отдалечим. По този метод можем да забележим, че всичко, което съществува, в това число такива видимо фундаментални неща като пространството и времето, са фрагменти от едно единно цяло. Това може да звучи като философия или мистицизъм, само че в действителност е директен резултат от използването на квантовата механика към целия космос. Когато извършите това, ще разберете, че Вселената в основата си въобще не е формирана от обособени елементи, а е обединен квантов обект ", продължава Хайнрих Пас.
Това е радикална концепция, която занапред започваме да ревизираме пробно. Но в случай че тя е вярна, може да помогне за разрешаването на някои от най-загадъчните мистерии във физиката и да промени метода, по който мислим за Вселената.
В продължение на съвсем един век физиците, които се пробват да схванат най-фундаменталните пластове на действителността, несъзнателно разказват системи, без да знаят какво се случва вътре в тях. През 30-те години на ХХ век, когато Енрико Ферми разбрал как неутронът се разпада на протон и изхвърля електрон - известно като бета разпад - той го направил единствено като взел поради участващите електрони, протони и неутрони. Едва десетилетия по-късно, когато физиците откриват междинна парченце, наречена W-бозон, те осъзнават, че съществува по-дълбок пласт от взаимоотношения, които се демонстрират в по-дребни мащаби.
От днешна позиция описанието на Ферми е прототип на т. нар. ефективна доктрина на полето (EFT) - математическа рамка, която ни разрешава да разделим действителността на разнообразни по величина мащаби и да ги проучваме поотделно. По този метод физиката се държи като набор от кукли матрьошки, при които можете да разучите външната кукла, без да знаете нищо за куклите вътре.
ЕФЕКТИВНА ТЕОРИЯ НА ПОЛЕТО
EFT се назовава всяка работа, в която се употребява тази концепция. Винаги, когато физиците желаят да опишат резултати оттатък открита, само че непълна доктрина, без да прецизират каква е новата физика, те употребяват EFT.
" Всичко е EFT ", отбелязва Клиф Бърджис (Cliff Burgess), физик от Университета Макмастър в Хамилтън, Канада, който е написал книга за този метод.
Решаваща за EFT е концепцията, че другите мащаби на Вселената подхождат на разнообразни сили. На най-големите дистанции се намират най-ниските сили, до момента в който най-малките елементи на действителността са свързани с най-високите сили. Ферми не е разполагал с ускорител на частици като Големия адронен колайдер (LHC), тъй че не е могъл да доближи високите сили, нужни за откриване на по-малките мащаби на действителността на W бозона.
Все отново описанието на Ферми работи добре за нуклеарната физика и е приближение на една още по-добра, по-фундаментална доктрина: Стандартният модел на физиката на обикновените частици, нашата най-хубава визия за материята и нейното действие. Сега знаем, че Стандартният модел също е повърхностен, защото не включва гравитация, парченце за загадъчната тъмна материя на Вселената или механизъм за генериране на объркващите маси на субатомните частици, наречени неутрино. Когато това излиза наяве, физиците осъзнават, че самият Стандартен модел също е EFT.
При цялото улеснение, което дават, EFT може би скриват по-вярно схващане за Вселената. Това е по този начин, тъй като те основават проблеми. Един от тях, за който теоретиците на обикновените частици се тревожат от години, е свързан с Хигс бозона - частицата, която придава маса на кварките и електроните. В теории като общоприетия модел частиците могат краткотрайно да се трансформират в краткотрайни частици, известни като виртуални частици, единствено с цел да се разпаднат бързо назад в първичната парченце. По силата на квантовата механика, разпоредбите, които ръководят света на частиците, тези флуктуации способстват за масата на частицата. Степента на този принос зависи от най-високата сила, която виртуалните частици могат да имат.
Важно е да се означи, че определянето на приноса към масата на частицата зависи от границите на силата, в които се ползва Стандартният модел - или от размера на матрьошката. Доколкото ни е известно, горната граница на силата е скалата на Планк, най-малката съществуваща канара и точката, в която гравитационните резултати стават значими и Стандартният модел би трябвало да бъде сменен с нещо, което сплотява гравитацията и квантовата механика. Според тази концепция се чака масата на Хигс бозона да се дефинира от скалата на Планк. Но прогнозата е 17 порядъка по-голяма от действителната маса, която е измерена, когато в последна сметка частицата е открита в LHC.
Единственият метод да се заобиколи тази главоблъсканица е да се одобри, че изцяло несвързаните приноси към масата на Хигс от мимолетни виртуални частици просто по този начин се случва, че съвсем изцяло се унищожават взаимно. Това постанова изискванията, които следим в нашата Вселена, да са толкоз малко евентуални, колкото и балансирането на молив на върха му. Това е известно като проблем на фината конфигурация.
Подобна главоблъсканица се появява и в космологията. Този пъзел е обвързван с тъмната сила - мистериозната мощ, която задвижва ускореното разширение на Вселената. Смята се, че разширението се дължи на силата, която се съхранява във вакуума на пространството. Но тук следената от учените действителност се разграничава още повече от прогнозата: цената на измерваната от тях сила на вакуума е на към 30 порядъка прекомерно дребна.
ФИЗИКАТА НА ЕЛЕМЕНТАРНИТЕ ЧАСТИЦИ В КРИЗА
Направени са някои опити за решение на тези две загадки. Подходът, прочут като суперсиметрия, да вземем за пример планува нови частици, които анулират квантовите флуктуации, създавани от частиците на Стандартния модел. Алтернативно решение включва спомагателни измерения на пространство-времето. Тази концепция - препоръчана от Нима Аркани-Хамед, понастоящем в Института за напреднали проучвания в Принстън, Ню Джърси, и неговите сътрудници - гласи, че гравитацията може да изтича в тези спомагателни измерения, което я прави да наподобява по-слаба, в сравнение с е в действителност. Моделите, учредени на тази концепция, плануват по-ниска канара на Планк, което значи по-малка маса на Хигс. Допълнителните измерения са невидими, защото са нагънати толкоз компактно, че до момента са избегнали пробното им разкриване.
Както суперсиметрията, по този начин и концепцията за спомагателните измерения предсказват откриването на нова физика в LHC под формата на нови суперсиметрични частици или възбуждания в квантови полета, които биха се движили към нагънатите измерения. Досега обаче LHC е разкрил Хигс бозона и нищо друго. Възможните решения на казуса с фината конфигурация сами по себе си стават все по-фино настроени, защото LHC продължава да изключва опциите да се скрият.
Накратко, физиката на обикновените частици е в рецесия. " Ето за какво дребна група теоретици, измежду които съм и аз, неотдавна стартира да изследва различен, коренен метод - подобен, който предлага опция на редукционизма, какъвто го познаваме. Вместо да се преглеждат поотделно другите енергийни мащаби на Вселената, той ги третира по този начин, като че ли всички те имат някакво отношение един към различен ", споделя проф. Хайнрих Пас.
За да се разбере по какъв начин работи това, би трябвало да се прегледа една прилика, употребена от физиците, която се базира на границите, където цветовете на дъгата стават невидими. При най-високите сили, а затова и при най-малките размери, оттатък виолетовия цвят в дъгата се намира това, което назоваваме ултравиолетово (UV). При най-ниските сили и най-големите размери се намира това, което назоваваме инфрачервен цвят (IR). Между двете, във забележимата част на дъгата, се намира региона, в която работи Стандартният модел.
От известно време е общоприето, че моделът престава да работи при безпределно дребните размери и високите сили на скалата на Планк. Това е по този начин наречената ултравиолетова област, където биха се показали резултатите на квантовата гравитация. Но в края на 90-те години на ХХ век Андрю Коен (Andrew Cohen) от Бостънския университет в Масачузетс дружно с Дейвид Каплан (David Kaplan) и Ан Нелсън (Ann Nelson), тогава във Вашингтонския университет в Сиатъл, се замислят дали има граница и при доста огромните дистанции или ниските сили, които назоваваме инфрачервена област.
Докато учат черните дупки, Коен и сътрудниците му пресмятат, че има оптималната дължина или минимална сила, при която Стандартният модел престава да бъде годен. Отвъд нея гравитацията взема връх. Може да наподобява интуитивно, че в случай че има долна граница, би трябвало да има и горна. Но извънредно значимото е, че откривателите откриват, че тези видимо несвързани граници не са самостоятелни една от друга. С други думи, физиката в тези извънредно разнообразни енергийни мащаби наподобява е обвързвана - събитие, наречено UV/IR разбъркване.
Изчисленията не оферират съответни стойности за нискоенергийната граница. Затова Коен и неговите сътрудници тестват най-големия мащаб, за който могат да се сетят: радиусът на наблюдаемата Вселена. В още един вълнуващ поврат се оказало, че съответстващата на това инфрачервено спиране UV границата е тъкмо цената на минималната сила на тъмната сила на Вселената - въпреки всичко не е мащаба на Планк. Ако виртуалните частици, допринасящи за тъмната сила, съблюдават тази граница, това би могло да изясни за какво тези резултати не довеждат тъмната сила до неуместно огромни стойности.
Дълго време никой не е обръщал изключително внимание на този резултат. Повечето хора са били ориентирани към суперсиметрията и нейната дарба да позволи казуса с частицата на Хигс. Но в последно време рецесията във физиката става все по-очевидна, защото доста евентуални решения на казуса с фината конфигурация отпадат. В резултат на това прозренията на Коен и неговите сътрудници се радват на голям интерес от страна на теоретици като професор Хайнрих Пас.
" Започнах да се чудя: в случай че смесването на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи може да помогне за решаването на казуса с тъмната сила, може ли то да помогне и за решаването на втория огромен проблем във фундаменталната физика, а точно непоносимата лекост на Хигс? ", споделя професор Хайнрих Пас.
За да отговорим на този въпрос, Том Кефарт (Tom Kephart) от Университета Вандербилт в Тенеси и Хайнрих Пас първо се пробват да дефинират каква може да бъде границата на инфрачервения набор за Хигс бозона въз основа на лимитираното време на живот на частицата. Те дефинират ултравиолетова граница, която е с 11 порядъка по-ниска от скалата на Планк.
'Тя е по-добра от тази, която имахме, само че въпреки всичко е милион пъти прекомерно огромна за масата на Хигс, която следим ", споделя Пас.
Добавянето на допълнителни измерения би могло да реши казуса напълно. През последните години теоретици като мен са опитвали няколко други метода за решение на казуса с Хигс, като са употребявали разновидности на разбъркване на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи - всеки от тях идва от друг аспект. Някои от тях, като този на Пас и екипа му, черпят ентусиазъм от работата на Коен и сътрудниците му върху черните дупки. Други се пораждат от теорията на струните, която допуска, че всичко е формирано от необикновено дребни струни. Нито един от досегашните опити не е подсилен с пробни доказателства, само че те могат да ни оказват помощ да се направи крачка в вярната посока. Няколко от тях даже показват едно фундаментално свойство на главната действителност, което може да е причина за това разбъркване, с огромни последствия за метода, по който виждаме Вселената.
КВАНТОВОТО ВПЛИТАНЕ
Квантовото вплитане обикновено се разказва като поразителна корелация сред квантови обекти. Ако се приготвят две частици по избран метод, измерването на едната незабавно фиксира другата, без значение от дистанцията сред тях. Но тези корелации могат да се преглеждат като доказателство за обстоятелството, че вплетените квантови системи не могат да се схващат като формирани от елементи: те са едно и също нещо. Точно както тази сплотеност свързва отдалечени частици, тя може да свързва и квантови резултати при разнообразни сили. С други думи, квантовото заплитане би могло да бъде причина ултравиолетовите и инфрачервените мащаби на Вселената да наподобяват като обсъждащи между тях.
С напредването нагоре по скалата на размерите и надолу по силата, резултатите на по-ниските сили биха могли да бъдат прекратени посредством развой, наречен декохерентност. Това добре разбрано квантово събитие прикрива вплитането от окото на локалния наблюдаващ. То е повода да не изпитваме квантови странности в всекидневието си.
В някои работи е открита връзка сред вплитането и смесването на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи, само че границите в проучването на Коен и сътрудниците му са подбудени от гравитацията, а не от вплитането. Вълнуващо е, че неотдавнашната работа на водещи откриватели в региона на теорията на струните предлага решение: като допуска, че самата гравитация може да е вплетеност под прикритие.
" Това е смела концепция, само че допускам, че вплитането предизвиква разбъркване на UV/IR. Ако това е по този начин, има големи последствия за разбирането на действителността в нейната най-фундаментална част. Ако вплитането може да се приложи към целия космос, тогава вместо всичко да е формирано от все по-малки и по-малки части, то би трансформирало Вселената в " единна, неделима единица ", по думите на квантовия пионер Дейвид Бом. Всички съществуващи обекти ще бъдат кодирани в универсална вълнова функционалност - математическа единица, която разказва едно-единствено вплетено положение ", изяснява проф. Пас.
Скоро ще разберем дали това дава отговор на действителността. Коен и неговите сътрудници допускат, че смесването на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи ще повлияе на взаимоотношението на електроните или субатомните частици, наречени мюони, с електромагнитните полета, което ще се прояви като противоречие сред предсказанията на Стандартния модел и измерванията. Феноменът може да се прояви и в други процеси.
Един от образците, които Хайнрих Пас и неговите колеги изследват сега, е обвързван с масите на неутриното. За разлика от всички останали частици, съгласно някои модели съвсем несъществуващите маси на неуловимите неутрино могат да бъдат напълно генерирани от виртуални частици. Това значи, че те би трябвало да са по-чувствителни от другите частици към всевъзможни резултати на разбъркване на ултравиолетовите и инфрачервените лъчи.
" Ако в действителност открием доказателства в поддръжка на тази концепция, това ще промени трагично метода, по който си представяме космоса. Това би означавало, че можем освен да забележим света в песъчинка, както е споделил поетът Уилям Блейк, само че и безусловно да забележим цялата Вселена в нейните най-малки частици. Макар че това може да звучи просто като друг метод за работа с физиката, то е доста повече от това. Вярвам, че сме на път към изцяло ново схващане за това по какъв начин е устроена Вселената ", зааключава проф. Пас.
Справка: Radiative neutrino masses and the Cohen-Kaplan-Nelson bound
Patrick Adolf, Martin Hirsch, Heinrich Päs https://arxiv.org/abs/2306.15313
Източник: Rethinking reality: Is the entire universe a single quantum object?, Heinrich Päs, New Scientist
Източник: novini.bg
КОМЕНТАРИ