Giai điệu giây và bản giao hưởng vũ trụ - Brian Greene

Các hạt có điện tích phân số

Một đặc trưng khẳng định bằng thực nghiệm khác của lý thuyết dây có liên quan đến các điện tích. Nó là một đặc tính ít chung hơn so với các siêu hạt bạn nhưng cũng khá hấp dẫn. Các hạt sơ cấp của mô hình chuẩn có một tập hợp các điện tích khá hạn chế: các quark và phản quark có độ lớn điện tích là 1/3 và 2/3 (kể cả hai dấu), còn tất cả các hạt khác đều có điện tích bằng 0,1 hoặc -1. Toàn bộ các vật chất đã biết của toàn Vũ trụ đều được tạo bởi những tổ hợp các hạt này tuy nhiên, trong lý thuyết dây, có thể có những mode dao động cộng hưởng tương ứng với các hạt điện tích nói ở trên. Ví dụ, điện tích của các hạt có thể lấy giá trị phân số rất quái dị 1/5, 1/11, 1/13 hay 1/53 và còn nhiều khả năng khác nữa. Các điện tích khác thường này có thể xuất hiện nếu như các chiều bị cuộn lại có một tính chất hình học nhất định, cụ thể là: các lỗ có tính chất sao cho các dây vòng quanh chúng có thể tự gỡ rối bằng cách quấn quanh chúng một số vòng nhất định nào đó. Những chi tiết ở đây không có gì đặc biệt quan trọng, nhưng hóa ra số vòng cuốn cần thiết để gỡ rối lại tự thể hiện bằng một mode dao động được phép và xác định mẫu số của điện tích phân số.

Chỉ có một số không gian Calabi-Yau là có tính chất hình học đó và vì thế khả năng có điện tích phân số khác thường không phải là một đặc điểm chung như sự tồn tại của của các siêu hạt bạn. Mặt khác, trong khi tiên đoán về sự tồn tại của các siêu hạt bạn không phải là tính chất duy nhất của lý thuyết, thì hàng chục năm thí nghiệm đã chứng tỏ rằng không có một nguyên nhân bắt buộc nào để cho những điện tích phân số quái lạ đó phải tồn tại trong tất cả các lý thuyết dựa trên các hạt điểm. Tất nhiên, người ta có thể cưỡng ép đưa nó vào một lý thuyết hạt điểm, nhưng điều đó cũng khiên cưỡng như nhốt con voi vào cửa hiệu đồ sứ vậy. Sự xuất hiện của chúng từ những tính chất hình học đơn giản của các chiều phụ làm cho các điện tích khác thường này, cũng là một đặc trưng khẳng định bằng thực nghiệm, khá là tự nhiên đối với lý thuyết dây.

Cũng như tình huống đối với các siêu hạt bạn, hiện chưa có hạt mang điện tích phân số quái lạ nào được phát hiện cả và những hiểu biết của chúng ta về lý thuyết dây cũng chưa cho phép chúng ta tiên đoán được khối lượng của chúng, ngay cả khi những chiều phụ này có đủ tính chất đòi hỏi phải có để sinh ra chúng. Một cách giải thích cho sự không phát hiện ra các hạt này lại có thể là do chúng không tồn tại hoặc là do khối lượng của chúng nằm ngoài khả năng của các phương tiện công nghệ hiện nay - thậm chí rất có thể khối lượng của chúng cỡ khối lượng Planck. Nhưng nếu một thí nghiệm nào đó trong tương lai bắt gặp nhưng hạt điện tích quái lạ đó, thì nó sẽ là một bằng chứng mạnh mẽ khẳng định lý thuyết dây.

<< Chương 9 - 5 | Chương 9 - 7 >>

Dành cho quảng cáo