Ý tưởng về Lý thuyết của tất cả mọi thứ, rất hấp dẫn - rằng bằng cách nào đó chúng ta có thể giải thích tất cả những gì đang có. Nhưng bây giờ, một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học từ Đại học Hoàng gia Luân Đôn dẫn đầu đã bất ngờ phát hiện ra rằng lý thuyết dây đó dường như cũng dự đoán hành vi của các hạt lượng tử vướng víu. Vì dự đoán này có thể được kiểm tra trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu cho biết giờ họ có thể kiểm tra lý thuyết dây.
Giáo sư Mike Duff, tác giả chính của nghiên cứu cho biết, nếu các thí nghiệm chứng minh rằng dự đoán của chúng tôi về sự vướng víu lượng tử là chính xác, thì điều này sẽ chứng minh rằng lý thuyết dây ’hoạt động để dự đoán hành vi của các hệ lượng tử vướng víu.
Lý thuyết dây ban đầu được phát triển để mô tả các hạt cơ bản và lực tạo nên vũ trụ của chúng ta và là đối thủ ưa thích của các nhà vật lý để cho phép chúng ta điều hòa những gì chúng ta biết về vật lý hạt cực nhỏ từ sự hiểu biết của chúng ta từ rất lớn nghiên cứu của chúng tôi về vũ trụ học. Sử dụng lý thuyết để dự đoán cách thức các hạt lượng tử vướng víu cung cấp cơ hội đầu tiên để kiểm tra lý thuyết dây bằng thí nghiệm.
Nhưng - ít nhất là bây giờ - các nhà khoa học đã giành chiến thắng có thể xác nhận rằng Lý thuyết chuỗi thực sự là cách để giải thích tất cả những gì đang xảy ra, chỉ khi nó thực sự hoạt động.
Duff Đây không phải là bằng chứng cho thấy lý thuyết dây là đúng lý thuyết về tất cả mọi thứ mà đang được các nhà vũ trụ học và vật lý hạt tìm kiếm, ông Duff nói. Tuy nhiên, nó sẽ rất quan trọng đối với các nhà lý thuyết bởi vì nó sẽ chứng minh liệu lý thuyết dây có hoạt động hay không, ngay cả khi ứng dụng của nó nằm trong một lĩnh vực vật lý bất ngờ và không liên quan.
Lý thuyết dây là một lý thuyết về trọng lực, một phần mở rộng của Thuyết tương đối rộng và cách giải thích cổ điển của các chuỗi và các cánh quạt là chúng là dao động cơ học lượng tử, các lỗ đen tích điện kéo dài. Lý thuyết đưa ra giả thuyết rằng các electron và quark trong nguyên tử không phải là 0- đối tượng chiều, nhưng chuỗi 1 chiều. Các chuỗi này có thể di chuyển và rung, tạo cho các hạt quan sát thấy hương vị, điện tích, khối lượng và độ xoáy của chúng. Các chuỗi tạo ra các vòng khép kín trừ khi chúng gặp các bề mặt, được gọi là D-branes, nơi chúng có thể mở ra thành các đường 1 chiều. Các điểm cuối của chuỗi không thể phá vỡ D-brane, nhưng chúng có thể trượt xung quanh nó.
Duff cho biết ông đang ngồi trong một hội nghị ở Tasmania nơi một đồng nghiệp đang trình bày các công thức toán học mô tả sự vướng víu lượng tử khi ông nhận ra điều gì đó. Tôi đột nhiên nhận ra các công thức của mình giống với một số công thức tôi đã phát triển vài năm trước trong khi sử dụng lý thuyết dây để mô tả các lỗ đen. Khi tôi trở về Vương quốc Anh, tôi đã kiểm tra sổ ghi chép của mình và xác nhận rằng các phép toán từ các khu vực rất khác nhau này thực sự giống hệt nhau.
Duff và các đồng nghiệp của mình nhận ra rằng mô tả toán học về mô hình vướng víu giữa ba qubit giống như mô tả toán học, theo lý thuyết dây, về một loại lỗ đen cụ thể. Do đó, bằng cách kết hợp kiến thức của họ về hai trong số những hiện tượng kỳ lạ nhất trong vũ trụ, lỗ đen và sự vướng víu lượng tử, họ nhận ra rằng họ có thể sử dụng lý thuyết dây để đưa ra một dự đoán có thể được kiểm tra. Sử dụng toán học lý thuyết dây mô tả các lỗ đen, họ dự đoán mô hình vướng víu sẽ xảy ra khi bốn qubit bị vướng vào nhau. (Câu trả lời cho vấn đề này chưa được tính toán trước đây.) Mặc dù khó thực hiện về mặt kỹ thuật, mô hình vướng víu giữa bốn qubit vướng víu có thể được đo trong phòng thí nghiệm và độ chính xác của dự đoán này được kiểm tra.
Phát hiện ra rằng lý thuyết dây dường như đưa ra dự đoán về sự vướng víu lượng tử là hoàn toàn bất ngờ, nhưng vì sự vướng víu lượng tử có thể được đo trong phòng thí nghiệm, điều đó có nghĩa là có cách - cuối cùng - các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra dự đoán dựa trên lý thuyết dây.
Nhưng, Duff cho biết, không có mối liên hệ rõ ràng nào để giải thích tại sao một lý thuyết đang được phát triển để mô tả các hoạt động cơ bản của vũ trụ của chúng ta lại hữu ích để dự đoán hành vi của các hệ lượng tử vướng víu. Duff Điều này có thể nói với chúng ta điều gì đó rất sâu sắc về thế giới chúng ta đang sống, hoặc nó có thể không hơn một sự trùng hợp kỳ quặc, Duff nói. Dù bằng cách nào, nó cũng hữu ích.
Nguồn: Đại học Hoàng gia Luân Đôn
