У Фізичному інституті ім. П. М. Лебедєва РАН завершено цикл досліджень у галузі теорії струн. Отримані результати є складовою досліджень, покликаних допомогти як у розв'язанні початкового завдання теорії — вивченні сильної взаємодії в нашому чотиривимірному просторі, зокрема з'ясуванні причини, чому кварки «не люблять самотності», — так і в експериментальній перевірці самої теорії.
Теорія струн виникла наприкінці 1960-х років і за наступні десятиліття стала одним з основних претендентів на роль об'єднаної теорії світобудови — «теорії всього сущого». Вважається, що вона зможе пояснити основи будови Всесвіту або принаймні властивості фундаментальних частинок та їхні взаємодії. Одним із разючих досягнень теорії струн є те, що вона об'єднала раніше несумісні принципи загальної теорії відносності (гравітації) та квантової механіки. Прихильники цієї теорії розглядають як основоположні елементарні об'єкти не «звичні» нам точкові електрони чи кварки, а одновимірні протяжні об'єкти, що коливаються. Вони нагадали вченим струни й дали назву теорії. Утім, експериментально пересвідчитися в існуванні струн поки неможливо: потрібна точність на багато порядків перевищує нинішні технічні можливості. Це становить серйозну проблему для перевірюваності теорії, але фізики-теоретики не здаються й далі активно досліджують проблему.
Нову сторінку в історії теорії струн відкрила гіпотеза, яку в 1997 році висунув американський учений Хуан Малдасена. Названа на його честь гіпотеза дуальності вперше запропонувала подвійний опис тих самих процесів — мовою струн, з одного боку, і теорії полів Янга — Міллса, з іншого. Спрощено кажучи, гіпотеза дала змогу, розглядаючи теорію струн у межах добре вивченої теорії збурень у 10-вимірному просторі, робити передбачення для режиму сильного зв'язку адронів у 4-вимірному просторі. Зокрема, Малдасена припустив, що теорія струн «живе» в особливому десятивимірному просторі, який є прямим добутком двох п'ятивимірних просторів — 5-вимірної сфери й особливого викривленого 5-вимірного простору анти-де Сіттера (AdS). Останній, названий на честь Віллема де Сіттера, має чотиривимірну межу, яка і є нашим світом. Згідно з ідеєю Малдасени, режим сильного зв'язку в нашому 4-вимірному просторі можна зіставити з режимом слабкого зв'язку в просторі анти-де Сіттера: виконуючи обчислення за теорією збурень у теорії струн, можна робити передбачення для режиму сильного зв'язку на межі простору анти-де Сіттера, тобто для нашого чотиривимірного простору. Зокрема, цей підхід відкриває нові цікаві можливості для вивчення взаємодії кварків: опис взаємодій, які утримують кварки разом, досі неясний.
Основним методом вивчення гіпотези Малдасени є обчислення так званої «ефективної дії» для полів у просторі AdS. Ефективна дія дає змогу визначити кореляційні функції струмів у нашому 4-вимірному просторі й, у принципі, перевірити гіпотезу Малдасени. Останні кілька років Руслан Мецаєв займався проблемою обчислення ефективної дії.
Руслан Мецаєв: «У нашому світі є поля, представлені нейтронами, електронами, фотонами. Ці поля характеризуються, серед іншого, спіном і масою. У просторі AdS також існують поля, які теж характеризуються масою та спіном: там також можна ввести ці поняття. Так от, у теорії струн значення спіну можуть бути будь-якими, зокрема дискретними, тобто цілими чи напівцілими, будь-якими. І для цих полів я обчислюю ефективну дію. Ефективна дія дає певні передбачення для теорії на межі, а точніше — дає змогу зробити передбачення для кореляційних функцій струмів, які можна спробувати перевірити експериментально».
У виразах для кореляційних функцій є такий параметр, як конформна розмірність — $\Delta$. Саме її було важливо знайти: згодом цей показник можна перевірити експериментально. Він залежить від маси й спіну частинок в AdS, і раніше дослідники, використовуючи метод ефективної дії, обчислили Δ та відповідну кореляційну функцію лише для окремого випадку, коли маса дорівнює нулю, а спін — одиниці або двійці. За допомогою розробленого ним підходу Мецаєв обчислив ефективну дію для масивних полів довільного спіну й тим самим знайшов величину Δ для будь-яких значень маси та спіну. Опублікована ним робота завершила цикл із чотирьох статей, розпочатий у 2008 році й присвячений вивченню полів у 5-вимірному просторі AdS та відповідних їм струмів у 4-вимірному просторі. Найближче продовження роботи — спрощення методу обчислення ефективної дії та дослідження фізичних систем, для яких передбачення теорії струн можна перевірити експериментально.
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):