Grunnleggende om strengteori

PASIEKA / Getty Images

Strengteori er en matematisk teori som prøver å forklare visse fenomener som foreløpig ikke kan forklares under standardmodellen for kvantefysikk.

Grunnleggende om strengteori

I kjernen bruker strengteori en modell av endimensjonale strenger i stedet for partiklene i kvantefysikk. Disse strengene, størrelsen på Planck lengde (10^-35m), vibrere ved spesifikke resonansfrekvenser. Noen nyere versjoner av strengteori har spådd at strengene kan ha en lengre lengde, opptil nesten en millimeter i størrelse, noe som vil bety at de er i det riket at eksperimenter kan oppdage dem. Formlene som er et resultat av strengteori forutsier mer enn fire dimensjoner (10 eller 11 i de vanligste variantene, selv om en versjon krever 26 dimensjoner), men de ekstra dimensjonene er 'krøllet sammen' innenfor Planck-lengden.

I tillegg til strengene inneholder strengteori en annen type grunnleggende objekt kalt a brane , som kan ha mange flere dimensjoner. I noen 'braneworld-scenarier' sitter universet vårt faktisk 'fast' inne i en 3-dimensjonal brane (kalt en 3-brane).

Strengteori ble opprinnelig utviklet på 1970-tallet i et forsøk på å forklare noen uoverensstemmelser med energiadferden til hadroner og andre fundamentale partikler i fysikk .

Som med mye av kvantefysikken, kan ikke matematikken som gjelder strengteori løses unikt. Fysikere må bruke perturbasjonsteori for å få en rekke tilnærmede løsninger. Slike løsninger inkluderer selvfølgelig antakelser som kan være sanne eller ikke.

Det drivende håpet bak dette arbeidet er at det vil resultere i en 'teori om alt', inkludert en løsning på problemet med kvantegravitasjon , og for å forene kvantefysikk med generell relativitetsteori , og dermed forene fysikkens grunnleggende krefter .

Varianter av strengteori

Den opprinnelige strengteorien fokuserte kun på bosonpartikler .

Superstrengteori (forkortelse for 'supersymmetrisk strengteori') inkorporerer bosoner med en annen partikkel, fermioner , samt supersymmetri til modellering av gravitasjon. Det er fem uavhengige superstrengteorier:

• Type 1
• Type IIA
• Type IIB
• Type HO
• Skriv HE

M-teori : En superstrengteori, foreslått i 1995, som forsøker å konsolidere modellene Type I, Type IIA, Type IIB, Type HO og Type HE som varianter av den samme grunnleggende fysiske modellen.

En konsekvens av forskningen innen strengteori er erkjennelsen av at det er et enormt antall mulige teorier som kan konstrueres, noe som får noen til å stille spørsmål ved om denne tilnærmingen noen gang faktisk vil utvikle 'teorien om alt' som mange forskere opprinnelig håpet. I stedet har mange forskere tatt i bruk et syn på at de beskriver et enormt strengteoretisk landskap av mulige teoretiske strukturer, hvorav mange faktisk ikke beskriver universet vårt.

Forskning i strengteori

For tiden har strengteori ikke gjort noen prediksjon som ikke også er forklart gjennom en alternativ teori. Det er verken spesifikt bevist eller forfalsket, selv om det har matematiske egenskaper som gir det stor appell til mange fysikere.

En rekke foreslåtte eksperimenter kan ha muligheten til å vise 'strengeffekter'. Energien som kreves for mange slike eksperimenter er foreløpig ikke tilgjengelig, selv om noen er i muligheten i nær fremtid, for eksempel mulige observasjoner fra sorte hull.

Bare tiden vil vise om strengteori vil være i stand til å ta en dominerende plass i vitenskapen, utover å inspirere hjertene og sinnene til mange fysikere.