Osnove teorije strun

PASIEKA / Getty Images

Teorija strun je matematična teorija, ki poskuša razložiti določene pojave, ki trenutno niso razložljivi v standardnem modelu kvantne fizike.

Osnove teorije strun

Teorija strun v svojem bistvu uporablja model enodimenzionalnih strun namesto delcev kvantne fizike. Te vrvice, velikost Planckova dolžina (10^-35m), vibrirajo na določenih resonančnih frekvencah. Nekatere nedavne različice teorije strun so napovedale, da bi lahko bile strune daljše, do velikosti skoraj milimetra, kar bi pomenilo, da so na področju, kjer bi jih lahko zaznali poskusi. Formule, ki izhajajo iz teorije strun, napovedujejo več kot štiri dimenzije (10 ali 11 v najpogostejših različicah, čeprav ena različica zahteva 26 dimenzij), vendar so dodatne dimenzije 'zvite' znotraj Planckove dolžine.

Poleg strun teorija strun vsebuje še eno vrsto temeljnega objekta, imenovanega a brane , ki ima lahko veliko več dimenzij. V nekaterih 'scenarijih braneworld' je naše vesolje dejansko 'obtičalo' znotraj 3-dimenzionalne brane (imenovane 3-brane).

Teorija strun je bila prvotno razvita v sedemdesetih letih 20. stoletja v poskusu razlage nekaterih nedoslednosti z energijskim obnašanjem hadronov in drugih osnovni delci fizike .

Kot pri večini kvantne fizike tudi matematike, ki velja za teorijo strun, ni mogoče enolično rešiti. Fiziki morajo uporabiti teorijo motenj, da dobijo vrsto približnih rešitev. Takšne rešitve seveda vključujejo predpostavke, ki so lahko resnične ali ne.

Gonilno upanje za tem delom je, da bo rezultat 'teorija vsega', vključno z rešitvijo problema kvantna gravitacija , in se uskladiti kvantna fizika z splošna relativnost , s čimer je uskladil temeljne sile fizike .

Različice teorije strun

Prvotna teorija strun se je osredotočala le na bozonskih delcev .

Teorija superstrun (okrajšava za 'supersymmetric string theory') vključuje bozone z drugim delcem, fermioni , kot tudi supersimetrija za modeliranje gravitacije. Obstaja pet neodvisnih teorij superstrun:

• Vrsta 1
• Tip IIA
• Tip IIB
• Tip HO
• Vnesite HE

M-teorija : Teorija superstrun, predlagana leta 1995, ki poskuša združiti modele tipa I, tipa IIA, tipa IIB, tipa HO in tipa HE kot različice istega temeljnega fizikalnega modela.

Ena od posledic raziskav teorije strun je spoznanje, da obstaja ogromno možnih teorij, ki jih je mogoče zgraditi, zaradi česar se nekateri sprašujejo, ali bo ta pristop sploh kdaj dejansko razvil 'teorijo vsega', na katero so sprva upali številni raziskovalci. Namesto tega so številni raziskovalci sprejeli stališče, da opisujejo obsežno pokrajino teorije strun možnih teoretičnih struktur, od katerih mnoge dejansko ne opisujejo našega vesolja.

Raziskovanje teorije strun

Trenutno teorija strun ni uspešno podala nobene napovedi, ki je ne bi razložila tudi alternativna teorija. Ni niti posebej dokazano niti ponarejeno, čeprav ima matematične značilnosti, zaradi katerih je zelo privlačno za mnoge fizike.

Številni predlagani poskusi bi lahko imeli možnost prikaza 'učinkov strun'. Energije, potrebne za številne takšne poskuse, trenutno ni mogoče pridobiti, čeprav so nekateri v bližnji prihodnosti možni, kot so možna opazovanja iz črnih lukenj.

Samo čas bo pokazal, ali bo teorija strun lahko prevzela prevladujoče mesto v znanosti, poleg tega, da bo navdihnila srca in misli mnogih fizikov.