TEORIA STRINGURILOR SI VISUL LUI EINSTEIN – partea I-a

 

Explicarea lumii si a vietii pe planeta Pamant si in marele Univers, a fost una din preocuparile constante ale oamenilor de stiinta, din cele mai vechi timpuri si pana in zilele noastre.  Majoritatea fizicienilor admit astazi ca pentru a intelege Universul exista doua legi de baza si anume „Teoria relativitatii generale” a lui Einstein si „Mecanica cuantica”.  Relativitatea generala ne prezinta spatiul macrouniversului ca pe o tesatura neteda si elastica pe care stelele si planetele o deformeaza si o pot intinde, creand astfel gravitatia. Pentru a intelege insa Universul la scara foarte mica, microuniversul  particulelor subatomice, este nevoie de mecanica cuantica, unde totul pare a fi haotic.  Daca la nivel macro totul este foarte clar si precis, la nivel micro totul este diferit, legile fiind cu totul altele decat cele la nivel macro. Oamenii de stiinta sunt de acord ca toate fortele ce conduc universul nostru sunt forta gravitatiei, descrisa de teoria relativitatii generale precum si cele trei forte descrise de mecanica cuantica, forta nucleara puternica – responsabila pentru legatura dintre protoni si neutroni inauntrul atomilor, electromagnetismul – care produce lumina, electricitatea si atractia magnetica si in sfarsit forta nucleara slaba – responsabila pentru scaderea radioactiva. Totul in Univers, de la compunerea unui atom pana la nasterea stelelor, este doar interactiunea acestor patru forte cu materia. Albert Einstein, si-a petrecut ultimii 30 de ani din viata cautand un mod de a descrie fortele naturii intr-o singura teorie. Acum „Teoria stringurilor” ar putea sa indeplineasca visul sau de unificare. Teoria stringurilor sustine ca in inima fiecarei particule de materie, exista un fir de energie vibrant, minuscul, numit „string”. Cuvantul provine din engleza si poate fi tradus prin coarda, sir, lant, cordon, sirag, ata, rand, etc. O generatie noua de savanti, crede ca aceste stringuri minuscule sunt cheia pentru a uni „lumea celor mari” cu „lumea celor mici” intr-o singura teorie. Dar nu toti oamenii din lumea stiintei au indragit aceasta noua teorie de la inceput pentru simplul motiv ca inca nu poate fi testata in laborator sau prin observatii facute in spatiu ori cu telescoapele. Este evident faptul ca orice noua teorie lansata de un om de stiinta, poate deveni adevar, numai dupa ce parcurge lungul drum al experimentelor. Va propun in continuare o scurta prezentare a etapelor parcurse de aceasta noua teorie revolutionara. Astfel, anul de nastere poate fi considerat 1968, cand Gabriele Veneziano, un tanar fizician italian, cauta niste ecuatii care sa explice „forta nucleara puternica”, ce tine unit nucleul atomului, legand protonii cu neutronii. Se spune ca el a dat peste o carte veche de matematica, scrisa de Leonhard Euler, in care a gasit ecuatia lui Euler, considerata mult timp ca o curiozitate matematica, dar care, iata, parea sa descrie perfect „forta nucleara puternica”. A publicat repede un articol si a devenit celebru pentru aceasta descoperire. In acelasi timp, peste ocean, Leonard Susskind, un tanar fizician american, independent de Gabriele Veneziano, vazand ecuatia lui Euler isi da seama ca ea descrie un fel de particule cu o structura interna ce putea vibra si nu era doar o particula punctiforma si era ca o coarda elastica ce se putea intinde si contracta dar putea sa si oscileze. A scris repede un articol introducand ideea revolutionara a stringurilor, numai ca articolul sau a fost refuzat la publicare de catre colectivul de „experti” ce trebuia sa-l aprobe. Fizicienii din intreaga lume au continuat insa sa experimenteze, lovind particulelele de materie intre ele cu viteze din ce in ce mai mari si descoperind in fiecare luna noi particule. A urmat o explozie de noi particule descoperite: mezonul Rho, particula Omega, particula B, particula B1, particula B2, Phi, etc. Astfel fizicienii au facut o prezicere uluitoare si neobisnuita : „fortele naturii pot fi explicate de particule” Totul este ca un joc intre doi copii ce isi arunca o minge de la unul la altul, aceasta minge fiind asa zisele „particulele mesagere”. De exemplu, in cazul magnetismului, aceasta minge ar fi un foton. Cu cat mai des se transfera intre cele doua parti aceste particule mesagere – fotonii – cu atat mai puternica este forta de atractie magnetica. Experimentele au confirmat aceste preziceri despre particulele mesagere in electromagnetism, forta nucleara puternica si forta nucleara slaba. Folosind aceste particule mesagere, savantii, erau foarte aproape de a indeplini visul lui Einstein de unificare a acestor forte.  Fizicienii particulelor au rationat ca daca derulam filmul cosmic spre momentul imediat dupa „big-bang”, in urma cu 14 miliarde de ani, cand Universul era de trilioane de ori mai fierbinte, particulele mesagere ale electromagnetismului si fortei slabe ar fi fost insesizabile. Experimentele au aratat ca pe masura ce ne apropiem de conditiile ferbinti ale inceputului, forta de atractie magnetica si cea slaba, se topesc si se unesc intr-o singura forta numita „electro—slaba”. Iar fizicienii cred ca daca derulezi si mai departe filmul cosmic, forta electro-slaba s-ar uni cu forta puternica intr-o mare „super-forta”. Desi aceasta ramane de dovedit, mecanica cuantica a fost capabila sa explice cum actioneaza cele trei forte la nivel subatomic. Si iata cum deodata am avut o teorie consistenta a fizicii particulelor elementare, ce ne permit sa descriem toate interactiunile slabe, puternice, electromagnetice, in aceeasi limba. Aceasta descriere a fost denumita „Modelul Standard” iar inventatorii au primit Premiul Nobel. Numai ca in spatele „fanfarei” se gasea o fantastica omitere. Desi Modelul Standard explica  cele trei forte ce guverneaza „legea celor mici”, a particulelor, totusi lipsea cea mai familiara forta, gravitatia. Teoria stringurilor, fiind pusa in umbra de Modelul Standard, mai avea foarte putini fizicieni care lucrau pentru ea in acea perioada. Americanul John Schwarz, unul dintre ei, se ocupa in 1973 de acea particula fara masa, prezisa de teorie, dar niciodata vazuta precum si de rezolvarea unor anomalii matematice care mai existau inca in ecuatiile care descriau teoria stringurilor. In pragul abandonarii, Schwarz a avut o inspiratie brusca: daca ecuatiile lui descriau gravitatia? Asta insemna sa reconsidere dimensiunile acelor fire minuscule de energie – stringurile – pe care sa le considere de 100 de miliarde de miliarde de ori mai mici. Particula misterioasa aparea acum a fi gravitatia, mult cautata particula ce se presupunea ca transmite gravitatia la nivel cuantic. Daca stringurile descriau gravitatia la nivel cuantic, ele trebuiau sa fie cheia de unificare a celor patru forte.

Continuarea in articolul viitor

BIO VIVO