6. Teorija superstrun in M-teorija

Niti dva delca snovi, povedano po domače, ne moreta biti na istem kraju. Delcev polja, s katerimi opišemo delovanje delca snovi na delec snovi, pa je lahko na istem kraju več. Delce snovi in delce polja opišemo standardno v kvantni teoriji polja, v kateri delci snovi nimajo lastnih razsežnosti. Vendar doslej v tem okviru ni uspelo poenotiti opisa gravitacije in treh drugih vrst sil. Supersimetrija zunaj standardne teorije v eni sapi zajame delce snovi in delce polja. Vsakemu delcu snovi priredi delec polja in narobe. Za zdaj pa še niso odkrili nobenega takega supersimetričnega partnerja. V teoriji strun delce opišemo kot enorazsežne tvorbe, ne kot tvorbe brez razsežnosti. Enorazsežnim tvorbam pravimo strune in si jih predstavljamo kot nihajoče niti s krajiščema ali sklenjene v zanko. Če privzamemo, da za strune velja supersimetrija, imamo opraviti s superstrunami. Teorija superstrun je ena od mogočih kandidatk, ki bi poenotila opis vseh štirih vrst sil, tudi gravitacije. Tako bi zajeli vse pojave od trkov med delci do razvoja vesolja in se dokopali do končne teorije, teorije vsega. SuperstringTheory, 2008

Teorije superstrun se trenutno zdijo najboljši kandidati za poenotenje vseh štirih sil, t.j. gravitacije, šibke, elektromagnetne in močne interakcije. V okviru teorije strun opišemo delce kot ekscitacije enodimenzionalnega objekta vstavljenega v večdimenzionalen prostor (9 do 11 dimenzij, odvisno od posamezne teorije). Objekti v teh teorijah tako niso več točkasti kot so na primer elementarni delci v običajni kvantni teoriji polja, pač pa so dimenzij 10^-35 m, kar je daleč pod razdaljami, ki jih še lahko razločimo s trenutno obstoječimi napravami (npr. trkalnik elektronov in pozitronov LEP v CERN-u). To tudi razloži, zakaj je kvantna teorija polja tako uspešna, kljub predpostavki o točkastih delcih.

Teorije strun vključujejo v svoji strukturi tudi splošno teorijo relativnosti (sedaj veljavno teorijo gravitacije), ki jo dobijo s kontrakcijo 10 (9, 11) dimenzij na štiri. Kako točno poteka ta kontrakcija je odvisno od podrobnosti posamezne teorije. Velik prodor v razvoju teorij strun so dosegli pred nekaj leti, ko so ugotovili, da so vse do sedaj poznane (pet) teorije strun povezane prek simetrijskih transformacij, ki jih imenujejo dualnosti. Kot se zdi, tako obstaja le ena teorija, ki se nato manifestira v različnih oblikah. Omembe vreden je tudi nedaven izračun kvantnih stanj črne luknje, ki predstavlja nadaljnji korak proti teoriji kvantne gravitacije.

M-teorija

Teorija strun je zašla v probleme. Odkrita je bila nova verzija enačb in potem spet nova. Trenutno imamo pet modelov teorij strun, ki vse bazirajo na 10 dimenzijskem prostoru in vse izgledajo pravilne.  To je bil problem za znanost, saj ne more teorija bazirati na več navidez kotradiktornih enačbah, ki opisujejo isto stvar.

Sredi 90. je teoretik strun Edwars Witten iz univerze Maryland ugotovil, da je pet različnih verzij teorije strun po vsej verjetnosti le pogled iz različnih zornih kotov. Predlagal je združeno teorijo in jo poimenoval M-teorija, kjer M sicer ni definiran ampak se ga v glavnem razume kot “membrana”.  To je naredil tako, da je ugotovil, da so strune v bistvu enodimenzionalne rezine dvodimenzionalnega prostora, ki vibrira v 11-dimenzionalnem svetu.

Številni kozmologi, med njimi Stephen Hawking, so jo sprejeli, ker je preprosta in matematično pravilna. Žal pa z današnjo tehnologijo nismo sposobni praktično dokazati njeno pravilnost.

Viri: Wikipedija

Prefinjeno vesolje (The Elegant Universe)