Físicos intrigados com números estranhos que poderiam explicar a realidade

Oito octonions dimensionais podem conter as pistas para resolver mistérios fundamentais.

Físicos intrigados com números estranhos que poderiam explicar a realidade
  • Os físicos descobrem números complexos chamados octonions que funcionam em 8 dimensões.
  • Os números foram encontrados ligados a forças fundamentais da realidade.
  • Compreender octonions pode levar a um novo modelo de física.

É a nossa realidade, incluindo suas forças e partículas, baseada nas estranhas propriedades dos números com oito dimensões chamadas ' octonions '? Um físico pensa assim, tendo encontrado uma maneira de expandir a pesquisa de 40 anos para alcançar novas direções surpreendentes.



Primeiro, uma breve história dos números.



Os números regulares com os quais estamos familiarizados em nossa vida cotidiana podem ser combinados de uma maneira especial para criar 'números complexos', que agem como coordenadas em um plano bidimensional. Isso foi descoberto na Itália do século 16 pelo matemático Gerolamo Cardano. Como explica Natalie Wolchover, da Quanta Magazine, você pode realizar operações em números complexos, como somar, subtrair, multiplicar e dividir por 'transladar e girar as posições ao redor do plano'.

Um matemático irlandês com o nome de William Rowan Hamilton descoberto em 1843 que se você emparelhar os números complexos de uma certa maneira, eles podem formar 4-D ' quatérnions . ' Ele estava aparentemente tão animado em descobrir essa fórmula, que ele imediatamente a esculpiu na Ponte Broome em Dublin. Não ser ultrapassado, John Graves, um amigo de Hamilton que era advogado e gênio da matemática mostrou que os quarternions podem ser emparelhados para se tornarem 'octonions' - números que podem assumir coordenadas em um espaço abstrato de 8 dimensões (8-D).



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John Graves.

Cada tipo de número foi utilizado extensivamente no desenvolvimento da física moderna, com números complexos usados ​​na mecânica quântica e até mesmo os quatérnios empregados na teoria da relatividade especial de Einstein de Albert.

O que não foi completamente compreendido e colocado em prática - as octonions, geralmente representadas pela letra maiúscula OU e cujas regras de multiplicação são codificadas em um diagrama triangular chamado plano de Fano (que se parece com algo que os maçons inventariam).



Um mnemônico para os produtos das octonões da unidade usando o plano de Fano.

O mistério desses números levou à especulação entre os pesquisadores de que eles têm um propósito especial e podem, eventualmente, explicar os segredos mais profundos do universo. Em entrevista por email à Quanta Magazine, o físico de partículas Pierre Ramond da Universidade da Flórida explicou que 'Octonions são para a física o que as sereias foram para Ulisses.'

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Em 1973, Murat Günaydin, o então estudante graduado em Yale (agora professor na Penn State) e seu orientador Feza Gürsey, descobriu que há uma ligação inesperada entre as octonions e a força forte que mantém os quarks juntos em um núcleo atômico. Günaydin continuou sua pesquisa fora da corrente dominante, procurando conectar os números a ideias como a teoria das cordas e a teoria-M.

Em 2014, Cohl Furey , um estudante de pós-graduação da Universidade de Waterloo, Canadá, desenvolveu o trabalho de Günaydin ao encontrar um novo uso para os números difíceis de imaginar. Ela desenvolveu um modelo octoniônico que inclui as forças fortes e eletromagnéticas. Agora pós-doutorado na Universidade de Cambridge, no Reino Unido, Furey gerou uma série de resultados que vinculam as octonions ao Modelo Padrão da física de partículas, em um trabalho elogiado por outros cientistas. Ela 'deu passos significativos para resolver alguns enigmas físicos realmente profundos', disse Shadi Bondsdar-Zadeh , um físico matemático da Rutgers University.

Outros, como o famoso teórico das cordas e professor do Imperial College London Michael Duff, são mais reservados, entusiasmados com seu trabalho, mas dizendo que é 'difícil dizer' ainda se vai se tornar 'revolucionário'.

Furey não se intimidou por trabalhar em um campo atualmente obscuro, pensando em sua pesquisa como um 'processo de coleta de pistas', como ela explicou em um entrevista .

Ela publicou um artigo em maio de 2018 O European Physical Journal C , onde ela consolidou várias de suas descobertas, procurando completar o modelo padrão da física de partículas e encontrar o lugar certo para as octonions em nossa compreensão do mundo.

Para saber mais, veja Furey explicar as octonions aqui:

Para aqueles inclinados a se aprofundar na matemática, confira este gráfico fascinante:

Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine

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