Teoria superstring

Teoria superstring-ului este o încercare de a teorie totul , adică de a descrie toate particulele și forțele fundamentale ale naturii într-o singură teorie care consideră aceste entități ca „vibrații” ale unor corzi (sau corzi) supersimetrice foarte subțiri.

În limbajul comun, termenul este sinonim cu teoria șirurilor .

Introducere

Teoria supersirurilor (super pentru că sunt supersimetrice) explică la nivel teoretic:

• existența gravitonelor
• motivul prezenței celor trei familii de particule
• de ce fiecare familie de particule are anumite proprietăți și nu altele:
• a învârti
• sarcină
• masa

Este considerat de unii autori a fi una dintre cele mai promițătoare teorii ale gravitației cuantice . Termenul de teoria superstring este de fapt o contracție a termenului mai corect al „teoriei supersimetrice a șirurilor”, deoarece spre deosebire de teoria bosonic a șirurilor, este versiunea teoriei șirurilor care include fermioni și supersimetrie . Până în prezent nu există predicții cantitative experimentale care să poată fi verificate (sau falsificate). ^{[1] [2]}

În acest moment, cea mai importantă problemă a fizicii teoretice este armonizarea relativității generale , care descrie gravitația și se aplică macrocosmosului (stele, galaxii, grupuri), cu mecanica cuantică care descrie celelalte trei forțe fundamentale care descriu microcosmosul ( electroni , fotoni) , quarks ).

Dezvoltarea unei teorii cuantice a câmpului unei forțe oferă invariabil probabilități infinite (și, prin urmare, inutile). Fizicienii teoretici au dezvoltat o tehnică matematică , numită renormalizare , care elimină infinitivele electromagnetismului , în interacțiunea nucleară puternică și în interacțiunea nucleară slabă , dar nu pe cele ale gravitației (fără a introduce un număr infinit de termeni în definiția lagrangiană a teoriei , riscând localitatea sau altfel un număr finit de termeni care nu respectă invarianța Lorentz ). Prin urmare, dezvoltarea unei teorii cuantice a gravitației trebuie exprimată într-un mod diferit de teoriile referitoare la celelalte forțe ale naturii.

Ideea din spatele teoriei este că constituenții fundamentali ai realității sunt „corzi” sau „corzi” de lungime egală cu cea a lui Planck (1.616x10 ⁻³⁵ m) care vibrează la diferite frecvențe. Gravitonul , particula propusă ca mediator al gravitației, de exemplu, este descrisă de teorie ca un șir care vibrează cu o lățime de undă egală cu zero . Această particulă apare din oscilațiile în spațiu ale unui șir închis; elizia componentelor energetice pe diversele planuri de vibrație face posibilă atât existența particulelor cu masă zero (de exemplu fotoni), cât și a particulelor cu masă diferită de zero și în care unele componente energetice nu se anulează reciproc.

O altă condiție prezisă de teorie este că nu există diferențe măsurabile detectabile între șirurile care se „curbează” în jurul dimensiunilor mai mici decât ele și a celor care se deplasează de-a lungul dimensiunilor mai mari (adică, efectele într-o dimensiune de magnitudine R sunt aceleași cu cele dintr-o mărimea magnitudinii 1 / R). Singularitățile sunt evitate în virtutea faptului că consecințele care ar putea fi observate într-un Big Crunch nu ajung niciodată la zero. De fapt, dacă universul ar începe un proces Big Crunch , teoria șirurilor ne spune că nu ar putea deveni niciodată mai mică decât dimensiunea unui șir și că ar trebui să înceapă să se extindă în acel moment.

Numărul de dimensiuni

Spațiul nostru fizic are doar 4 dimensiuni apreciabile pe scara noastră de dimensiune și acest lucru trebuie luat în considerare în orice teorie fizică ; totuși, nimic nu împiedică o teorie să afirme că există dimensiuni spațiale suplimentare. În cazul teoriei șirurilor , există dovezi că spațiul-timp necesită 10, 11 sau chiar 26 de dimensiuni. Conflictul dintre datele observate și propunerea teoretică este rezolvat prin postularea că dimensiunile suplimentare sunt „înfășurate” sau mai degrabă compactate . Modelul cu 6 dimensiuni Calabi-Yau poate justifica dimensiunile suplimentare cerute de teoria superstring.

Este dificil să „vizualizăm” aceste dimensiuni deoarece ne putem mișca doar într-un spațiu tridimensional. O modalitate de a depăși această limitare nu este să încerci să le vizualizezi, ci să te gândești la ele ca la numere suplimentare în ecuațiile care descriu lumea. Aceasta deschide întrebarea dacă aceste „numere suplimentare” pot fi observate direct prin experimente. Acest lucru, la rândul său, ridică întrebarea dacă modelele care derivă din aceste calcule abstracte pot fi considerate „ științifice ”, dat fiind că până în prezent nu a fost posibil să le demonstreze cu experimente: cu fizica cunoscută, aparatele experimentale ar trebui să fie cam aceleași ca galaxia noastră.

Teoria superstingului nu este prima teorie multidimensională propusă ( vezi teoria Kaluza-Klein ). Teoria șirurilor moderne se bazează pe matematica pliurilor, nodurilor și topologiei dezvoltate după Kaluza și Klein și care a permis în ultima vreme că teoriile fizice bazate pe dimensiuni suplimentare erau mult mai credibile decât în ​​vremea lui Kaluza. Și Klein.

Numărul de teorii de suprasolicitare

Una dintre problemele cu care au trebuit să se confrunte fizicienii care au favorizat această teorie a fost existența a 5 teorii diferite de suprasolicitare. O soluție la această problemă părea să derive din așa-numita „a doua revoluție de suprascoală ” din anii 1990 , care propunea că cele 5 teorii pot fi interpretate de fapt ca 5 aspecte diferite ale unei teorii și mai de bază: teoria M. Cu toate acestea, această soluție este încă în stadiul conjecturii . ^[3]

Principalele caracteristici ale celor cinci teorii compatibile cu supercorduri sunt:

• Teoria șirurilor de tip I are o supersimetrie deca-dimensională (16 supraîncărcări ). Această teorie particulară se bazează pe șiruri nedirecționate deschise și închise, în timp ce celelalte se bazează pe șiruri închise orientate.
• Teoriile șirurilor de tip II au două supersimetrii în sens deca-dimensional (32 supraîncărcări). Există două tipuri de șiruri de tip II, numite tip IIA și tip IIB, care diferă unul de celălalt prin aceea că teoria IIA este necirală (paritatea păstrată) în timp ce IIB este chirală (paritatea încălcată).
• Teoriile heterotice ale șirurilor se bazează pe un anumit hibrid dintr-o suprascoală de tip I și un șir bosonic. Există două tipuri de șiruri heterotice care diferă față de grupul ecartament deca-dimensional: șirul heterotic E ₈ × E ₈ și șirul heterotic SO (32). Numele de șir heterotic SO (32) este ușor imprecis în ceea ce privește grupurile Lie SO (32) deoarece teoria dă naștere unui coeficient Spin (32) / Z ₂ care nu este echivalent cu SO (32).

Teoriile gabaritului chiral pot fi inconsistente din cauza anomaliilor care apar atunci când unele diagrame Feynman cu o buclă duc la o defalcare a simetriei gabaritului în efectele lor cuantice .

Notă

Elemente conexe

• Brane
• Teoria M
• Proiecție OSG
• Șir (fizic)
• S-dualitate
• Supersimetrie
• Dualitatea T
• Teoria corzilor
• Burt Ovrut

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica