Základy teórie strún

PASIEKA / Getty Images

Teória strún je matematická teória, ktorá sa snaží vysvetliť určité javy, ktoré v súčasnosti nie je možné vysvetliť štandardným modelom kvantovej fyziky.

Základy teórie strún

Vo svojom jadre teória strún používa model jednorozmerných strún namiesto častíc kvantovej fyziky. Tieto struny, veľkosť Planck dĺžka (10^-35m), vibrujú pri špecifických rezonančných frekvenciách. Niektoré nedávne verzie teórie strún predpovedali, že struny by mohli mať väčšiu dĺžku, až takmer milimeter, čo by znamenalo, že sú v oblasti, kde by ich experimenty mohli odhaliť. Vzorce, ktoré sú výsledkom teórie strún, predpovedajú viac ako štyri dimenzie (10 alebo 11 v najbežnejších variantoch, hoci jedna verzia vyžaduje 26 dimenzií), ale ďalšie dimenzie sú „zvinuté“ v rámci Planckovej dĺžky.

Okrem strún obsahuje teória strún ďalší typ základného objektu nazývaného a brane , ktorý môže mať oveľa viac rozmerov. V niektorých scenároch „sveta bran“ je náš vesmír v skutočnosti „zaseknutý“ vo vnútri 3-rozmernej brány (nazývanej 3-brána).

Teória strún bola pôvodne vyvinutá v 70-tych rokoch minulého storočia v snahe vysvetliť niektoré nezrovnalosti s energetickým správaním hadrónov a iných základné častice fyziky .

Rovnako ako vo väčšine kvantovej fyziky, matematika, ktorá sa vzťahuje na teóriu strún, nemôže byť jednoznačne vyriešená. Fyzici musia použiť poruchovú teóriu, aby získali sériu aproximovaných riešení. Takéto riešenia samozrejme zahŕňajú predpoklady, ktoré môžu, ale nemusia byť pravdivé.

Hnacou nádejou tejto práce je, že výsledkom bude „teória všetkého“ vrátane riešenia problému kvantová gravitácia , a zmieriť kvantová fyzika s všeobecná relativita , čím sa zosúladí základné sily fyziky .

Varianty teórie strún

Pôvodná teória strún sa zameriavala iba na bozónové častice .

Teória superstrun (skratka pre 'supersymetrickú teóriu strún') zahŕňa bozóny s inou časticou, fermióny , ako aj supersymetria na modelovanie gravitácie. Existuje päť nezávislých teórií superstrun:

• Typ 1
• Typ IIA
• Typ IIB
• Typ HO
• Napíšte HE

M-teória : Teória superstrun, navrhnutá v roku 1995, ktorá sa pokúša konsolidovať modely typu I, typu IIA, typu IIB, typu HO a typu HE ako varianty rovnakého základného fyzikálneho modelu.

Jedným z dôsledkov výskumu v teórii strún je zistenie, že existuje obrovské množstvo možných teórií, ktoré by sa dali skonštruovať, čo niektorých vedie k otázke, či tento prístup niekedy skutočne rozvinie „teóriu všetkého“, v ktorú mnohí výskumníci pôvodne dúfali. Namiesto toho mnohí výskumníci prijali názor, že opisujú rozsiahlu krajinu teórie strún s možnými teoretickými štruktúrami, z ktorých mnohé v skutočnosti nepopisujú náš vesmír.

Výskum v teórii strún

V súčasnosti teória strún nedokázala úspešne predpovedať, čo by nebolo vysvetlené ani prostredníctvom alternatívnej teórie. Nie je ani špecificky dokázaný, ani sfalšovaný, hoci má matematické vlastnosti, ktoré mu dávajú veľkú príťažlivosť pre mnohých fyzikov.

Množstvo navrhovaných experimentov môže mať možnosť zobrazenia „reťazcových efektov“. Energiu potrebnú na mnohé takéto experimenty v súčasnosti nie je možné získať, hoci niektoré sú v blízkej budúcnosti v oblasti možností, ako napríklad možné pozorovania z čiernych dier.

Len čas ukáže, či teória strún bude schopná zaujať dominantné miesto vo vede, nad rámec inšpirácie sŕdc a myslí mnohých fyzikov.