Καταφατική είναι η απάντηση των φυσικών Naomi Gendler και David JE Marsh, αφού στην πρόσφατη εργασία τους με τίτλο «QCD Axion Dark Matter in String Theory: Haloscopes and Helioscopes as Probes of the Landscape» , έχουν ως στόχο την σύνδεση της θεωρίας χορδών με το πείραμα.
Σύμφωνα λοιπόν με την Naomi Gendler:
«Μία από τις μεγαλύτερες επικρίσεις εναντίον της θεωρίας χορδών είναι ότι δεν κάνει καμία πρόβλεψη που θα μπορούσε να ελεγχθεί με ένα ρεαλιστικό πείραμα. Αυτό συμβαίνει επειδή η θεωρία χορδών, όπως και κάθε θεωρία της κβαντικής βαρύτητας, κάνει προβλέψεις σε ενεργειακές κλίμακες που είναι πολύ υψηλότερες από αυτές που μπορούν να πραγματοποιηθούν σε οποιονδήποτε σημερινό ή μελλοντικό επιταχυντή.
Αυτό σημαίνει ότι δεν έχουμε καμία ελπίδα να δούμε κάποιες αποδείξεις σημάδια της θεωρίας χορδών σε πειράματα; Σύμφωνα με τη νέα δημοσίευση (προς το παρόν στο arxiv.org), υπάρχει ελπίδα: οι λύσεις της θεωρίας χορδών συνοδεύονται με έναν αριθμό σωματιδίων γνωστά ως αξιόνια. Έχουν βρεθεί λύσεις με ένα έως και 491 αξιόνια!
Ο αριθμός των αξιονίων σε μια λύση θεωρίας χορδών σχετίζεται με το σχήμα των επιπλέον διαστάσεων στη θεωρία χορδών. Χοντρικά, όσο περισσότερες «τρύπες» στις επιπλέον διαστάσεις, τόσο περισσότερα αξιόνια.
Τι είναι τα αξιόνια; Είναι υποθετικά σωματίδια που μέχρι σήμερα δεν έχουν παρατηρηθεί: αφενός μεν δίνουν λύση σε ένα από τα παλαιότερα μυστήρια της φυσικής (στην πυρηνική φυσική είναι γνωστό ως πρόβλημα CP) και αφετέρου είναι ένας από τους κορυφαίους υποψηφίους για να εξηγήσουν την σκοτεινή ύλη!
Και το πιο σημαντικό: υπάρχουν πολλά πειράματα που βρίσκονται σε εξέλιξη αναζητώντας αξιόνια. Τα εργαστηριακά πειράματα θα έχουν την ικανότητα να ανιχνεύσουν το αξιόνιο την επόμενη δεκαετία και να μετρήσουν με ακρίβεια τη μάζα του, εφόσον αυτό αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της σκοτεινής ύλης.
Το ερώτημα που τέθηκε στην παραπάνω δημοσίευση ήταν: αν ένα πείραμα ανιχνεύσει τη σκοτεινή ύλη των αξιονίων, τι θα σημάνει αυτό για την θεωρία χορδών;
Η βασική μας ιδέα είναι ότι στις λύσεις της θεωρίας χορδών, η ποσότητα της σκοτεινής ύλης των αξιονίων συσχετίζεται με τον αριθμό των αξιονίων στη θεωρία. Όσο περισσότερα αξιόνια έχει μια θεωρία, τόσο ΛΙΓΟΤΕΡΑ αξιόνια παράγουν την σκοτεινή ύλη! Αυτό είναι αντίθετο με την διαίσθηση: έχει να κάνει με τη γεωμετρία της λύσης.
Διαφορετικά πειράματα σκοτεινής ύλης ανιχνεύουν αξιόνια σκοτεινής ύλης με διαφορετικές μάζες. Επομένως, αν ζούμε σε μία από αυτές τις λύσεις της θεωρίας χορδών, αυτά τα πειράματα μπορούν να μας πουν κάτι για τον αριθμό των αξιονίων και επομένως για το σχήμα της επιπλέον διάστασης.
Τι κάναμε λοιπόν; Υπολογίσαμε ~200.000 λύσεις της θεωρίας χορδών. Για κάθε λύση, υπολογίσαμε αν ένα δεδομένο πείραμα αξιονίων θα έδινε σήμα.
Τα αποτελέσματα φαίνονται παρακάτω:
Ποιο είναι το αποτέλεσμα; Ένα σήμα σε ένα από τα πειράματα αξιονίων σκοτεινής ύλης μπορεί να μας πει πολλά για το είδος της λύσης της θεωρίας χορδών που βιώνουμε! Ένα σήμα από το πείραμα DM-Radio μας λέει ότι θα πρέπει να περιμένουμε να δούμε λιγότερα αξιόνια, ενώ ένα σήμα από το πείραμα BREAD μας λέει ότι πρέπει να δούμε περισσότερα αξιόνια.
Συμπερασματικά: τα αξιόνια μας οδηγούν σε έναν πιο πολλά υποσχόμενο τρόπο σύνδεσης της θεωρίας χορδών με το πείραμα. Στην εν λόγω εργασία ξύσαμε απλώς την επιφάνεια του πώς τα πειράματα αξιονίων μπορούν να βοηθήσουν στον περιορισμό του τοπίου (landscape) των χορδών. Πριν ανιχνεύσουμε τα αξιόνια, θα πρέπει να καταλάβουμε τι έχει να πει γι αυτά η θεωρία χορδών!»
Όμως, υπάρχει και ισχυρότατος αντίλογος στα παραπάνω (βλέπε π.χ. Peter Woit στο ‘Not Even Wrong‘). Τα εν λόγω πειράματα δεν πρόκειται να επιβεβαιώσουν (ή να απορρίψουν) κάποιες ελεγχόμενες προβλέψεις της θεωρίας των χορδών. Στην ουσία η εργασία των Gendler και Marsh είναι μια προσπάθεια να συνδεθούν οι πολυάριθμες λύσεις της θεωρίας των χορδών με πιθανά πειραματικά αποτελέσματα. Κι αυτό δεν αντανακλά την γνωστή μας σχέση θεωρίας και πειράματος στην καθιερωμένη επιστημονική μέθοδο.
https://x.com/naomigend/status/1811473063244104179