Als een beetje schuim op de top van een oceaangolf is ons waarneembare universum misschien niets meer dan een strookje dat in de rand van een bubbel zit en zich voortdurend uitbreidt naar een hogere dimensie.
Hoewel dit verbijsterend idee klinkt als iets uit de koortsdroom van een natuurkundige, is het in feite een nieuwe poging om de wiskunde van de snaartheorie te verzoenen met de realiteit van donkere energie, een mysterieuze, alles doordringende kosmische kracht die in oppositie handelt aan de zwaartekracht.
De snaartheorie is een poging om de twee pijlers van de natuurkunde van de 20e eeuw - kwantummechanica en zwaartekracht - te verenigen door te stellen dat alle deeltjes eendimensionale snaren zijn waarvan de trillingen eigenschappen zoals massa en lading bepalen. De theorie is beschreven als wiskundig mooi en is lange tijd een van de leidende kandidaten geweest voor wat wetenschappers een theorie van alles noemen, wat een raamwerk betekent om alle natuurkunde te verklaren, gepopulariseerd in boeken zoals Brian Greene's The Elegant Universe (Norton, 1999).
Maar snaartheoretici zijn de laatste tijd verdwaald in een wirwar van hun eigen speculaties. Veel versies van de snaartheorie vereisen dat de realiteit bestaat uit 10 of meer dimensies - de drie van de ruimte en een van de tijd die we normaal ervaren, plus vele andere die in een extreem krap punt zijn samengevouwen. Hoe die extra dimensies precies zijn geconfigureerd, bepaalt de kenmerken van het universum dat we waarnemen.
In de vroege jaren 2000 realiseerden onderzoekers zich dat snaartheorie ervoor zorgde dat maar liefst 10 ^ 500 (dat is de nummer 1 gevolgd door 500 nullen) unieke universums konden bestaan, waardoor een multiversumlandschap ontstond waarin ons specifieke universum slechts een klein onderdeel was, zoals Live Wetenschap eerder gerapporteerd. Maar snaartheorie-vergelijkingen produceerden ook meestal hypothetische universums zonder donkere energie, die astronomen in de jaren negentig ontdekten en die momenteel de uitbreiding van de kosmos versnellen.
Eerder dit jaar hebben onderzoekers de snaartheorie een slag toegebracht door te suggereren dat niet één van de bijna talloze universums die het beschrijft daadwerkelijk donkere energie bevat zoals we die kennen. "Het wordt steeds duidelijker dat de modellen die tot dusver in snaartheorie zijn voorgesteld om donkere energie te beschrijven, lijden aan wiskundige problemen", zegt Ulf Danielsson, co-auteur van een nieuw artikel dat op 27 december is gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters en een theoretisch natuurkundige in Uppsala Universiteit in Zweden, vertelde WordsSideKick.com.
Het basisprobleem, zei Danielsson, is dat de vergelijkingen van de snaartheorie zeggen dat elk universum met onze versie van donkere energie erin snel zou moeten vervallen en verdwijnen. 'Ons idee is om van dit probleem een deugd te maken', zei hij.
Samen met zijn collega's construeerde hij een model waarin het proces dat ervoor zorgt dat deze donkere energie doordrongen universums in feite het opblazen van bellen die uit vele dimensies zijn gemaakt, aandrijft. We leven binnen de grens van een van deze expanderende bubbels en "donkere energie wordt ... op een subtiele manier opgewekt door het samenspel tussen de bubbelwanden waarop we leven en de hogere dimensies", schreef Danielsson in een blogpost waarin hij de nieuwe theorie beschrijft .
De Big Bang, toen onze kosmos werd geboren, wordt dan het moment waarop deze bubbel begon uit te breiden, volgens Danielsson. Deeltjes in ons universum zijn gewoon de eindpunten van strings die zich uitstrekken tot extra dimensies. Danielsson en zijn collega's zijn geïnteresseerd om te controleren of hun model compatibel is met andere bekende aspecten van de natuurkunde. En de hypothese zou kunnen helpen om natuurkundigen waarneembare voorspellingen te doen over het vroege heelal en zwarte gaten, zei Danielsson.
Maar andere onderzoekers kopen het niet.
"Dit is een wiskundige fictie waar geen experimenteel bewijs voor spreekt," vertelde Sabine Hossenfelder, een natuurkundige aan het Frankfurt Institute for Advanced Studies in Duitsland, aan WordsSideKick.com.
Hossenfelder was kritisch over veel van de nieuwste pontificering in de fundamentele natuurkunde en publiceerde vorig jaar een boek genaamd Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Basic Books, 2018). 'Snaartheoretici stellen een schijnbaar eindeloze hoeveelheid wiskundige constructies voor die geen bekende relatie hebben met observatie', zei ze.
Maar Danielsson denkt niet dat de snaartheorie voor altijd niet te testen zal zijn en dat de huidige debatten eromheen al enige controle op de theorie opleveren. "Als blijkt dat de snaartheorie geen donkere energie kan opleveren zoals we waarnemen, dan wordt de snaartheorie niet alleen getest, het is ook bewezen verkeerd", zei hij.
