Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Teorię strun można potwierdzić

Recommended Posts

Naukowcy pracujący pod kierunkiem zespołu z Imperial College London dokonali niespodziewanego odkrycia. Jeśli się ono potwierdzi, możliwe będzie eksperymentalne zbadanie prawdziwości teorii strun.

Teoria strun i jej późniejsze rozwinięcie - M-teoria - to matematyczny model budowy wszechświata. Jest ona rozwijana od 25 lat przez uczonych, chcących pogodzić ze sobą ogólną teorię względności oraz mechanikę kwantową. M-teoria to potencjalna teoria wszystkiego. Przewiduje ona istnienie wielowymiarowych przestrzeni, wielu wszechświatów, a największą jej słabością jest niemożność przetestowania, które z udzielanych przez nią odpowiedzi są prawdziwe.

Profesor Michael Duff i jego koledzy w Imperial College odkryli, że teoria strun może służyć do przewidzenia zachowania splątanych cząstek. To z kolei oznacza, iż można ją przetestować w laboratorium.

Nie uzyskamy dowodu na to, że teoria strun jest dobrą 'teorią wszystkiego', jakiej poszukują kosmolodzy i fizycy cząstek. Jednak jej sprawdzenie będzie bardzo ważne dla teoretyków, gdyż pokaże, czy teoria strun w ogóle działa, nawet na tych polach, na których się nie spodziewamy lub które nie są związane z fizyką - mówi Duff. Uczony wpadł na trop odkrycia podczas konferencji naukowej na Tasmanii, gdy słuchał wykładu dotyczącego matematycznej formuły opisującej splątanie kwantowe. Nagle zauważyłem, że formuła ta jest podobna do niektórych wzorów, które używałem do badania czarnych dziur na gruncie teorii strun. Gdy wróciłem do kraju zajrzałem do swoich notatek i okazało się, że matematyczne formuły opisujące tak różne rzeczy były identyczne - opowiada profesor.

Jako,że potrafimy uzyskiwać i badań stany splątane, możliwe będzie wykorzystanie teorii strun do przewidywania ich zachowania, a następnie przeprowadzenie eksperymentów, które pozwolą stwierdzić, na ile przewidywania były prawidłowe.

Profesor Duff zauważa, że nie wiadomo, dlaczego teoria strun może opisywać stany splątane. Jego zdaniem wytłumaczenia mogą być dwa: albo mówi nam to coś ważnego o wszechświecie, albo też jest to zwykły przypadek. Tak czy inaczej, jest to użyteczne - stwierdza uczony.

Przeprowadzenie odpowiednich eksperymentów i wykonanie obliczeń będzie trudne, gdyż musi dotyczyć nie pary, ale czterech splątanych cząstek.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Matematycy z Imperial College London oraz instytucji badawczych z Australii, Japonii i Rosji pracują nad "tablicą okresową kształtów". Mają się w niej znaleźć wszelkie możliwe kształty, które mogą istnieć w przestrzeni trój-, cztero- i pięciowymiarowej. Będą one ze sobą powiązane podobnie, jak powiązane są poszczególne pierwiastki w tablicy Mendelejewa. Po opracowaniu kształtów rozpoczną się prace nad formułami matematycznymi, które będą je opisywały. Dzięki temu będziemy lepiej rozumieli geometrię i zależności pomiędzy różnymi kształtami.
      Tablica okresowa to jedno z najważniejszych narzędzi chemii. Opisuje ona atomy, z których wszystko jest stworzone i wyjaśnia ich właściwości chemiczne. My chcemy uczynić so samo odnośnie kształtów w przestrzeni trój-, cztero- i pięciowymiarowej - pragniemy stworzyć listę podstawowych cegiełek geometrycznych i opisać właściwości każdej z nich za pomocą stosunkowo prostych równań. Sądzimy, że takich kształtów będzie wiele, więc naszej tablicy nie powiesimy sobie na ścianie, jednak będzie ona bardzo przydatnym narzędziem - mówi profesor Alessio Corti, lider projektu.
      Jeden z naukowców biorących udział w projekcie, doktor Tom Coates, stworzył już oprogramowanie, które powinno pomóc w odnalezieniu poszczególnych bloków budujących wszystkie kształty. Dzięki niemu uzyskamy figury podstawowe, które będzie można opisać odpowiednimi równaniami. Uczeni spodziewają się, że takich figur będzie kilka tysięcy.
      Większość osób potrafi sobie wyobrazić kształty trójwymiarowe, ale ci, którzy nie specjalizują się w tym, czym my się zajmujemy, mogą mieć problemy z czterema i pięcioma wymiarami. Tymczasem zrozumienie takich kształtów jest bardzo ważne dla wielu dziedzin nauki. Na przykład równanie dla kształtów pięciowymiarowych może się przydać, jeśli chcemy poinstruować robota, by spojrzał na jakiś obiekt, a następnie wysunął ramie, by go podnieść. Jeśli jesteś fizykiem, możesz potrzebować analizy kształtów do badania ukrytych wymiarów wszechświata, by zrozumieć świat cząsteczek subatomowych - mówi Coates.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Splątanie kwantowe to zdumiewające zjawisko, w którym dwie cząstki elementarne (elektrony lub fotony) są tak ze sobą wirtualnie połączone, że zawsze posiadają taki sam stan, przy czym nie ma dla nich znaczenia odległość. Choć wydaje się to przeczyć rozsądkowi, efekt ten nie tylko jest potwierdzony, ale i wykorzystywany w kwantowej kryptografii, może także znaleźć zastosowanie w budowie kwantowych superkomputerów. Ze splątaniem wiąże się zjawisko nazywane kwantową teleportacją, czyli przeniesienie kwantowej informacji w przestrzeni.
      Dwaj australijscy uczeni z University of Queensland: S. Jay Olson i Timothy Ralph dołożyli kolejną cegiełkę do niesamowitości tego efektu, publikując teorię, że kwantowe splątanie rozciąga się nie tylko w przestrzeni, ale i czasie. Oznacza to, że można kwantową informację „wysłać" w przyszłość z pominięciem czasu pomiędzy. Tym samym wszystkie obserwowane efekty tego stanu i zastosowania mogą zostać wykorzystane na nowe, zaskakujące sposoby.
      Wyjaśnienie ich teorii jest zaskakująco intuicyjne: jeśli nie można opisać jednej cząstki bez uwzględnienia drugiej, to musi to dotyczyć nie tylko przestrzeni, ale także czasu. Koncepcja ta jest oczywiście mocno podparta odpowiednim aparatem matematycznym, zresztą, według słów autorów - z punktu widzenia matematyki nie ma różnicy, czy opisujemy przestrzeń, czy czas. Koncepcja spotkała się z przychylnym przyjęciem innych naukowców, w tym uczonych z University of Nottingham, którzy mieli okazję oglądać prelekcję Olsona i Ralpha na konferencji.
      Nie należy oczywiście rozumieć tego zjawiska jako prawdziwego przeskoku w czasie, a raczej jako „pominięcie" pewnego wycinka czasu.
      Naukowcy już zastanawiają się, jak zweryfikować ponadczasowe splątanie kwantowe i jakie praktyczne zastosowania mogłoby ono mieć. Najodważniejsze pomysły mówią o zastosowaniach typu przechowywania danych w czarnych dziurach. Weryfikacja tej koncepcji będzie jednak przede wszystkim kamieniem milowym fizyki kwantowej w wielu dziedzinach, jak na przykład przetestowanie efektu Unruha-Daviesa (dotychczas istniejącego tylko teoretycznie), wreszcie powie wiele na temat trafności kwantowych teorii pola. Jeśli koncepcja się nie potwierdzi, uważają naukowcy, będzie to równie znaczące dla naszego rozumienia świata materii.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Oxford University dokonali znaczącego kroku w kierunku budowy kwantowych komputerów. Po raz pierwszy w historii udało im się uzyskać na krzemie 10 miliardów splątanych kwantowo par elektron-atom. Uczeni wykorzystali pole magnetyczne oraz niską temperaturę do splątania elektronów z jądrami atomów fosforu umieszczonymi na krysztale krzemu. Każda z takich par, a właściwie jej spin, może przechowywać jeden bit kwantowej informacji.
      W pracach brali udział uczeni z Wielkiej Brytanii, Japonii, Kanady i Niemiec.
      Kluczowe było zestrojenie spinów za pomocą pola magnetycznego i niskiej temperatury. Później za pomocą precyzyjnych impulsów mikrofal oraz fal radiowych można spowodować, by spiny weszły w interakcję, doprowadzając do splątania, a następnie udowodnić, że do niego doszło - mówi Stephanie Simmons, główna autorka badań.
      Osiągnięcie jest tym bardziej ważne, że do uzyskanna par użyto materiałów, które już obecnie są wykorzystywane w przemyśle półprzewodnikowym, a zatem samo zintegrowanie istniejącej technologii z już istniejącymi nie powinno stanowić większego problemu.
      Stworzenie 10 miliardów stabilnych splątanych par w krzemie to dla nas ważny krok. Teraz musimy zastanowić się, jak połączyć te pary, by zbudować skalowalny komputer kwantowy - stwierdził doktor John Morton.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mimo dekad rozwoju genetyki, sekwencjonowanie DNA jest procesem kosztownym i uciążliwym. Pierwsze pełne zsekwencjonowanie całego ludzkiego genomu odbyło się w 2001 roku kosztem trzech miliardów dolarów, mimo ciągłego udoskonalania metod i redukcji ceny jeszcze w roku 2007 taka procedura kosztowała milion dolarów. Brytyjscy naukowcy z Imperial College London opatentowali technologię, która ma w ciągu dziesięciu lat obniżyć cenę sekwencjonowania pełnego genomu do kilku dolarów i skrócić czas do kilku minut.
      Obecnie odczytanie sekwencji DNA jest kosztowne i wyjątkowo długotrwałe (przeciętne tempo odczytu to około 10 par zasad na sekundę, a trzeba ich odczytać ponad trzy miliardy), ponieważ wymaga najpierw cięcia - przy pomocy odpowiednich enzymów - nici DNA na mniejsze fragmenty, namnażaniu ich, a dopiero potem odczytywaniu i składaniu na powrót w całość. Cały proces jest dodatkowo podatny na błędy.
      Naukowcy z Imperial College London pokonują kolejne bariery na drodze do skonstruowania czytnika, który będzie odczytywał pary zasad w tempie 10 milionów na sekundę, nie wymagając żadnych zabiegów przygotowawczych, cięcia czy składania na powrót nici DNA. Sztuka polega na przeciąganiu nici DNA z dużą prędkością (z zastosowaniem ładunku elektrycznego) przez otwór o średnicy 50 nanometrów w specjalnym silikonowym chipie. Po drugiej stronie otworu znajdują się dwie nanoelektrody w odstępie zaledwie 2 nanometrów. Przechodzące między nimi pary zasad (A, C, T, G) są odczytywane z wykorzystaniem „tunelowego połączenia elektrod". Odczytywaniem i składaniem informacji w całość miałby zająć się odpowiednio szybki komputer.
      Do tej pory problemem była precyzja wykonania takiego instrumentu, obecnie jednak udało się osiągnąć oczekiwane rezultaty, dzięki zastosowaniu platynowych elektrod. Stworzenie w pełni działającego zestawu ma zająć jeszcze dziesięć lat, ale technologia już została opatentowana.
      Możliwość poznania indywidualnego genomu przez każdego człowieka, szczególnie w połączeniu z coraz lepszym rozumieniem jego funkcjonowania, bez wątpienia stanowić będzie postęp w naukach biologicznych i medycznych. Nieodległy wydaje się czas, kiedy każdy natychmiast będzie mógł poznać swoje „słabe strony" - podatność na określone choroby, czas życia, itd.
      Autorzy pracy „DNA Tunneling Detector Embedded in a Nanopore" opublikowanej w NanoLetters to Aleksandar P. Ivanov, Emanuele Instuli, Catriona M. McGilvery, Geoff Baldwin, David W. McComb, Tim Albrecht i Joshua B. Edel.
      Łatwość taka może jednak rodzić zagrożenia. Po takie narzędzie bez wątpienia sięgnęłyby na przykład firmy ubezpieczeniowe, albo wywiady, które z radością dowiedziałyby się na przykład, kto z inwigilowanych dyplomatów ma wrodzoną skłonność do nałogów. Wizję takiego świata niósł amerykański film s-f Gattaca z 1997 roku. W świecie tym każde dziecko już przed urodzeniem miało opracowany profil zdrowotny, ludzi identyfikowano po ich DNA szybciej niż dzięki odciskom palców. W filmowym świecie łatwość ta doprowadziła niestety do smutnych efektów: pojawienia się „genowego rasizmu" i podzielenia ludzi na kasty.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecny kryzys finansowy uświadomił wielu, że zdecydowanie przeceniano stabilność gospodarki rynkowej i że metody inwestowania stosowane przez banki nie są właściwe. Brytyjski naukowiec w swojej pracy pokazał, dlaczego podejmujemy nadmierne ryzyko.
      Inwestor musi w swojej pracy ogarnąć i porównać niezliczoną ilość możliwych scenariuszy rozwoju rynku. Nieskończoną liczbę możliwości trzeba jednak ograniczyć do kilku najbardziej prawdopodobnych i możliwych do wyrażenia niewieloma współczynnikami. Inwestorzy stosują dwie strategie oceniania potencjalnego rozwoju rynku: uśrednianie równoległe - uwzględnianie możliwych scenariuszy rozwoju jednocześnie; lub uśrednianie czasowe - traktowanie ich jako ciągu następujących po sobie.
      Najczęściej stosowane jest pierwsze podejście, uśrednianie równoległe: konstruuje się różne scenariusze wychodząc od tych samych założeń i uśrednia ich wyniki. Uśrednianie czasowe polega zaś na ułożeniu scenariuszy na linii czasu, gdzie wynik jednego jest stanem początkowym dla następnego.
      Jak pisze w swoim studium doktor Ole Peters z brytyjskiego Imperial College London, ponieważ my sami żyjemy w linii czasu, każda decyzja ogranicza możliwość manewru przy podejmowaniu następnej, dlatego uśrednianie czasowe pozwala lepiej przewidywać wyniki inwestycji. Uśrednianie równoległe nie bierze zaś pod uwagę tak prostej kwestii, że raz podjętych decyzji nie da się cofnąć.
      Oba podejścia dają bardzo różne wyniki, powszechnie stosowane uśrednianie równoległe nie bierze pod uwagę rynkowych fluktuacji, przez co zdecydowanie zaniża ryzyko inwestycji, sprzyjając inwestowaniu bardziej niebezpiecznemu.
      Ostatni kryzys finansowy pokazał dobitnie, jakie mogą być skutki zbyt agresywnego inwestowania, zarówno w transakcjach między bankami, jak i bankami i pożyczkobiorcami. Uśrednianie czasowe w planowaniu wymaga wyjątkowych okoliczności, aby współczynnik inwestycji przekraczał 1. Współczynniki inwestycyjne, osiągane przez banki przed kryzysem, wywołałyby alarm, dochodziły bowiem często do 40-60. Duże zyski okazały się mało realne, powodując w pewnym momencie zapaść rynku. Uśrednianie czasowe sprzyjałoby lepszej ocenie ryzyka, bardziej odpowiedzialnej polityce i skutkowało zdrowszym i stabilniejszym rynkiem.
      Praca Optimal leverage from non-ergodicity ukazała się w Quantitative Finance.
×
×
  • Create New...