Stringteori är ett försök att förena de två pelarna i 1900-talets fysik - kvantmekanik och Albert Einsteins relativitetsteori - med en övergripande ram som kan förklara hela den fysiska verkligheten. Den försöker göra det genom att posera att partiklar faktiskt är en-dimensionell, strängliknande enheter vars vibrationer bestämmer partiklarnas egenskaper, till exempel deras massa och laddning.
Denna motintuitiva idé utvecklades först på 1960- och 70-talet, när strängar användes för att modellera data som kom ut från subatomära kolliderare i Europa, enligt en webbplats om strängteori skapad av University of Oxford och British Royal Society. Strängar gav ett elegant matematiskt sätt att beskriva den starka kraften, en av de fyra grundläggande krafterna i universum, som håller samman atomkärnor.
Ämnet förblev marginellt under många år, fram till "strängteorirevolutionen" 1984, när teoretikerna Michael Green och John Schwarz producerade ekvationer som visade hur strängar undvikte vissa inkonsekvenser som plagade modeller som beskrev partiklar som punktliknande föremål, enligt University of Cambridge.
Men den här första blomningen lämnade forskare med fem olika teorier som förklarade hur endimensionella strängar oscillerade i en 10-dimensionell verklighet. En andra revolution inträffade 1995, då fysiker visade att dessa olika idéer alla var relaterade och kunde kombineras med en annan teori som kallas supergravitet, som fungerade i 11 dimensioner. Den metoden genererade den nuvarande inkarnationen av strängteori.
Upptäckt mysterier
Stringteori är en av de föreslagna metoderna för att producera en teori om allt, en modell som beskriver alla kända partiklar och krafter och som skulle ersätta fysikens standardmodell, som kan förklara allt utom gravitation. Många forskare tror på strängteori på grund av dess matematiska skönhet. Ekvationerna i strängteori beskrivs som eleganta, och dess beskrivningar av den fysiska världen anses vara extremt tillfredsställande.
Teorin förklarar tyngdkraften via en viss vibrerande sträng vars egenskaper motsvarar den för den hypotetiska graviton, en kvantmekanisk partikel som skulle bära gravitationskraften. Att teorin konstigt kräver 11 dimensioner för att fungera - snarare än rymdens tre och en tid vi normalt upplever - har inte avskräckt fysiker som förespråkar den. De har helt enkelt beskrivit hur extradimensionerna alla är sammanlagda i ett extremt litet utrymme, i storleksordningen 10 ^ -33 centimeter, vilket är tillräckligt litet för att vi normalt inte kan upptäcka dem, enligt NASA.
Forskare har använt strängteori för att försöka svara på grundläggande frågor om universum, till exempel vad som händer i ett svart hål, eller för att simulera kosmiska processer som Big Bang. Vissa forskare har till och med försökt använda strängteori för att få tag på mörk energi, den mystiska kraften påskyndar utbyggnaden av rum och tid.
En oändlig strävan
Men strängteori har nyligen granskats mer. De flesta av dess förutsägelser är otestabla med nuvarande teknik, och många forskare har undrat om de går ner i ett oändligt kaninhål. 2011 samlades fysiker vid American Museum of Natural History för den elfte årliga Isaac Asimov Memorial Debate för att diskutera om det var vettigt att vända sig till strängteori som en livskraftig beskrivning av verkligheten.
"Jagar du ett spöke, eller är samlingen av dig bara för dum att räkna ut?" retade Neil deGrasse Tyson, chef för museets Hayden Planetarium, som påpekade att framstegen med strängteorin hade varit otäck de senaste åren.
De senaste utmaningarna för strängteorin har kommit från själva ramverket, som förutsäger förekomsten av ett potentiellt stort antal unika universum, så många som 10 ^ 500 (det är nummer 1 följt av 500 nollor). Detta mångfaldiga landskap tycktes ge tillräckliga möjligheter att, om forskare skulle utforska dem, skulle de stöta på ett som motsvarade vår egen verklighetsversion. Men 2018 antydde ett inflytelserikt papper att inte en enda av dessa otaliga hypotetiska universum såg ut som vårt kosmos; specifikt saknade var och en en beskrivning av mörk energi som vi för närvarande förstår.
"Stringteoretiker föreslår en till synes oändlig mängd matematiska konstruktioner som inte har något känt samband med observation", berättade Sabine Hossenfelder, en fysiker vid Frankfurt Institute for Advanced Studies i Tyskland som har varit kritisk till strängteori, tidigare berättat för Live Science.
Andra forskare hävdar att strängteorien en dag kommer att öka resultaten. När han skrev i tidningen Physics Today föreslog fysiker Gordon Kane från University of Michigan att Large Hadron Collider med uppgraderingar som för närvarande skulle kunna ge bevis på strängteori inom en snar framtid. Men teorins slutliga öde är ännu inte okänd.
