Stringin Teoreetikot Simuloivat Big Bangia

{h1}

Stringin teoreetikot ovat käyttäneet matriiseja mallintamassa maailmankaikkeuden syntyä - hetki, jolloin kolme avaruudellista ulottuvuutta irtoavat muista kuudesta ja laajentuvat tuottamaan maailmankaikkeuden 3d-rakennetta.

Japanilaiset fyysikot ovat luoneet jousimallin mallin, joka simuloi maailmankaikkeuden syntymää. Mallissaan Big Bang oli "symmetriaa rikkova tapahtuma" - vaihtelu, joka aiheutti kolme spatiaalisen ulottuvuuden irtaantumasta jyrkkiteorian muilta kuudelta ulottuvuudelta, ja sitten nopeasti laajentuivat maailmankaikkeuden havaitun 3D-rakenteen tuottamiseksi.

String-teoria - ehdotettu "teoria kaikesta", joka yhdistää kvanttimekaniikan ja yleisen suhteellisuusteorian yhteen yhdellä täydellisellä kuvassa - mallin elementaarisia hiukkasia värähtelevinä viivoina ("jousina") dimensiopisteiden sijaan. Jotta matematiikka toimisi, merkkijono-teoria vaatii, että on olemassa 10 ulottuvuutta: yhdeksän tilaa ja yhtä aikaa. Maailmassamme näyttää olevan vain kolme spatiaalista ulottuvuutta, jotka sanovat merkkijono-teoreetikot, koska muut kuusi on kääritty epäilemättä pieniin nippuihin, joita kutsutaan Calabi-Yau-jakajiksi, jotka ovat pienet 10 ^ -33 senttimetriä.

Kuten monien muiden taivutusjoukkojen teoreettisten näkökohtien ohella, ei ole olemassa toteuttamiskokeita, jotka voisivat todentaa, että näistä jakajista on olemassa ja että universumilla on todellakin 9-ulotteinen spatiaalinen rakenne. Ja jos näin on, fyysikot ihmettelevät, miksi kolme näistä ulottuvuuksista olisi valtavia ja muut kuusi erittäin pieniä. Kuitenkin merkkijono-teorian viitekehys on vakuuttava, koska se gracefully selittää suurimman osan maailmankaikkeudesta, jota voimme tarkkailla, sähkömagneettisuudesta gravitaatioon mustien aukkojen termodynamiikkaan.

Osakan yliopiston Sang-Woo Kimin kesäkuussa toimivan uuden tutkimuksen - High Energy Accelerator Research Organizationin (KEK) ja Shizuoka-yliopiston Asato Tsuchiyan - tutkimustuloksista ilmenee, että joukkoteoria olettaa selkeästi maailmankaikkeuden alkuperän ja sen näkyvän 3D-rakenteen. "Olemme voineet nähdä, miten kolme suunnasta alkaa kasvaa jonain ajankohtana", Nishimura kertoi Life's Little Mysteries. [Onko Universumilla reunus?]

Laskennan suorittamiseksi fyysikot käyttivät matriisimallin nimeltään IIB-matriisimallia, joka sijoittuu teoriaan matriisin muodossa - matemaattisten lausekkeiden suorakulmainen ristikko, joka kuvaa universumin ominaisuuksia. Matriisien elementtejä voidaan matemaattisesti yhdistää simuloimaan kuinka stringsit olisivat voineet olla vuorovaikutuksessa maailmankaikkeuden muodostamiseksi, koska se nähdään nykyään.

"Superstring-teorian matriisimallin formulaatiossa matriisien oletetaan olevan vapauden perusasteen asteet, ja merkkijono näkyy, kun otetaan äärettömän suuri matriisikoko", Nishimura kirjoitti sähköpostissa. Äärettömän suuret matriisit ovat hankalia, fyysikot lähensivät maailmankaikkeuden rakennetta työskentelemällä äärellisissä matriiseissa, joista suurimmilla oli 32 riviä ja 32 saraketta.

Tavallinen teorian laskentamenetelmä on käyttää häiriintiteoriaa, jossa kaikki mahdolliset vuorovaikutukset merkkijonojen välillä tarkastellaan yhdessä yksittäisen vuorovaikutuksen laskennassa. Mutta stringin vuorovaikutusta kuvaavat yhtälöt ovat niin monimutkaisia, että tämä menetelmä toimii vain silloin, kun kaikki mahdolliset vuorovaikutukset merkkijonoiden välillä ovat hyvin heikkoja - pienet häiriöt pikemminkin kuin suuren energiaisen törmäykset ja kompaktiot, jotka olisivat tapahtuneet varhaisessa maailmankaikkeudessa. Matriiseja voidaan simuloida numeerisesti supertietokoneilla, joten jousimallin uudelleenmuodostus matriisimalliksi mahdollistaa fyysikkojen laskevan kuinka tapahtumia kehittyy äärimmäisen suurilla energioilla, kuten Big Bangin hetkellä. "Tämä ei ollut mahdollista superstring-teorian tavanomaisella muotoilulla", Nishimura kirjoitti.

"Se, mitä teemme tässä simuloinnissa, on tuottaa satoja tai tuhansia matriiseja, joista jokainen kuvaa maailmankaikkeuden historiaa tietyn rajallisen ajanjakson aikana. Meidän on sitten otettava keskimäärin matriiseja saadakseen fyysiset tiedot siitä, miten maailmankaikkeus kehittyy ajoissa ", Nishimura selitti.

Suuremmat matriisit tarjoavat isompien ikkunoiden välähdyksiä ajassa. Simuloinnit, joissa 32 x 32 matriisia, jotka olivat suurimmat kokeessa, kesti kaksi kuukautta täydelliseksi supertietokoneella ja antoivat tutkijoille mahdollisuuden seurata maailmankaikkeuden kehitystä Big Bangista aina inflaation alkamiseen asti - eksponentiaalisen laajennuksen ajan - vain 10 ^ -36 sekuntia myöhemmin.

Koetuloksen keskeinen tulos oli se, että yksinään yhdeksän ulottuvuuden malliversiota spontaanisti ilmestyi kolmessa suunnassa, kun taas sen kuusi muuta tilamittaan jäi tiiviisti käärittyinä. Tämä symmetria-breaking tapahtuma kuvattiin muuttuvien rivien ja sarakkeiden muuttujien matriisit; Matriisien matemaattiset operaatiot tuottivat avaruuden koordinaatit, ja jokaisella askeleella koordinaatit kasvoivat kolmessa suunnassa (samalla kun ne pysyivät ennallaan muissa kuudessa). Niille, jotka voisivat tulkita niitä, matemaattiset matriisit ilmaisivat matemaattisesti tilaa-ajan syntymän.

Tutkijat sanoivat, että spontaani symmetria-rikkoutuminen johtui kvantti-heilahtelusta - hetkellinen rikkomus energian säilyttämistä koskevassa lainsäädännössä, jota kvanttimekaniikan säännöt sallivat. "Avaruusajalla on tiettyjä epävarmuustekijöitä... kuten Heisenbergin epävarmuus suhteessa sanelee.Yksi tärkeistä havainnoistamme on, että tämä avaruus-ajan kvantti luonne suosii mielellään kolmea laajennettua paikkatietoa eikä muita tapauksia. Kuinka kvantti-avaruus-aika kehittyy klassiseksi, kun havaitsemme nyt, on tärkeä asia, jonka aiomme käsitellä lähitulevaisuudessa ", Nishimura kirjoitti.

Tutkiakseen tätä ja muita kysymyksiä maailmankaikkeuden evoluutiosta joukkoteorian mukaan tutkijoiden on tutkittava aikaa inflaation alkua pitemmälle ajaksi ja tehtäväkseen niiden on simuloitava entistä suurempia matriiseja. "Teemme työtä nyt," hän totesi.

Uusi tutkimus on yksityiskohtainen julkaisussa Physical Review Letters.

Tämä tarina tarjosi Life's Little Mysteries, sisko sivusto WordsSideKick.com. Seuraa Natalie Wolchover Twitterissä @nattyover. Seuraa Life's Little Mysteries Twitterissä @llmysteries, sitten liittyä meihin Facebookissa.


Video Täydentää: .




Tutkimus


Mikä On Pilvi?
Mikä On Pilvi?

Onko Lentokoneita Saada Struck By Lightning?
Onko Lentokoneita Saada Struck By Lightning?

Tiede Uutiset


'Rintasyöpägeeni' Brca1 Liittyy Aggressiiviseen Uteraanirauteen
'Rintasyöpägeeni' Brca1 Liittyy Aggressiiviseen Uteraanirauteen

Muinaiset Orava-Kaltaiset Olennot Työntävät Nisäkäskehitystä Eteenpäin
Muinaiset Orava-Kaltaiset Olennot Työntävät Nisäkäskehitystä Eteenpäin

Myrkyllinen Kemikaali Liittyy Maapallon Elämän Alkuperään
Myrkyllinen Kemikaali Liittyy Maapallon Elämän Alkuperään

Feline Vision: Miten Kissat Katsovat Maailmaa
Feline Vision: Miten Kissat Katsovat Maailmaa

Tämä Mies Oli Avain, Joka Oli Aivoissaan. Tässä On Kuinka Hän Selviytyi.
Tämä Mies Oli Avain, Joka Oli Aivoissaan. Tässä On Kuinka Hän Selviytyi.


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com