Stygų teorijos pagrindai

PASIEKA / Getty Images

Stygų teorija yra matematinė teorija, bandanti paaiškinti tam tikrus reiškinius, kurie šiuo metu nepaaiškinami pagal standartinį kvantinės fizikos modelį.

Stygų teorijos pagrindai

Iš esmės stygų teorija vietoj kvantinės fizikos dalelių naudoja vienmačių stygų modelį. Šios eilutės, dydis Planko ilgis (10^-35m), vibruoti tam tikrais rezonansiniais dažniais. Kai kurios naujausios stygų teorijos versijos numato, kad stygos gali būti ilgesnės, iki beveik milimetro dydžio, o tai reikštų, kad jos yra toje srityje, kad eksperimentai galėtų jas aptikti. Formulės, gautos iš stygų teorijos, numato daugiau nei keturis matmenis (10 arba 11 dažniausiai pasitaikančiuose variantuose, nors vienai versijai reikia 26 matmenų), tačiau papildomi matmenys yra „sulenkti“ Plancko ilgio ribose.

Be stygų, stygų teorijoje yra dar vienas pagrindinių objektų tipas, vadinamas a branas , kuris gali turėti daug daugiau matmenų. Kai kuriuose „braneworld“ scenarijuose mūsų visata iš tikrųjų „įstrigo“ 3 dimensijos (vadinamos 3 brana) viduje.

Stygų teorija iš pradžių buvo sukurta aštuntajame dešimtmetyje, siekiant paaiškinti tam tikrus hadronų ir kitų energijos elgsenos neatitikimus. pagrindinės fizikos dalelės .

Kaip ir daugelyje kvantinės fizikos, stygų teorijai taikoma matematika negali būti vienareikšmiškai išspręsta. Fizikai turi taikyti perturbacijos teoriją, kad gautų aproksimuotų sprendimų seriją. Tokie sprendimai, žinoma, apima prielaidas, kurios gali būti teisingos arba ne.

Šio darbo varomoji viltis yra ta, kad bus sukurta „visko teorija“, įskaitant problemos sprendimą kvantinė gravitacija , ir susitaikyti Kvantinė fizika su bendrasis reliatyvumas , taip sutaikant pagrindinės fizikos jėgos .

Stygų teorijos variantai

Originali stygų teorija sutelkė dėmesį tik į bozono dalelės .

Superstygų teorija (supersimetrinės stygų teorijos trumpinys) apima bozonus su kita dalele, fermionai , taip pat supersimetrija modelio gravitacijai. Yra penkios nepriklausomos superstygų teorijos:

• 1 tipas
• IIA tipas
• IIB tipas
• Tipas HO
• Tipas HE

M teorija : 1995 m. pasiūlyta superstygų teorija, kuria bandoma konsoliduoti I tipo, IIA, IIB, HO ir HE tipo modelius kaip to paties pagrindinio fizinio modelio variantus.

Viena iš stygų teorijos tyrimų pasekmių yra suvokimas, kad galima sukurti daugybę galimų teorijų, todėl kai kurie suabejoja, ar šis požiūris iš tikrųjų kada nors sukurs „visko teoriją“, kurios daugelis tyrinėtojų iš pradžių tikėjosi. Vietoj to, daugelis tyrinėtojų laikosi nuomonės, kad jie aprašo didžiulį galimų teorinių struktūrų stygų teorijos kraštovaizdį, iš kurių daugelis iš tikrųjų neaprašo mūsų visatos.

Stygų teorijos tyrimai

Šiuo metu stygų teorija sėkmingai nepadarė jokių prognozių, kurios taip pat nėra paaiškinamos alternatyvia teorija. Jis nėra nei konkrečiai įrodytas, nei suklastotas, nors turi matematinių ypatybių, kurios daugeliui fizikų yra patrauklios.

Kai kurie siūlomi eksperimentai gali turėti galimybę parodyti „stygų efektus“. Daugeliui tokių eksperimentų reikalingos energijos šiuo metu negalima gauti, nors kai kurie iš jų yra artimiausioje ateityje, pavyzdžiui, galimi stebėjimai iš juodųjų skylių.

Tik laikas parodys, ar stygų teorija sugebės užimti dominuojančią vietą moksle, ne tik įkvėps daugelio fizikų širdis ir protus.