Wat zijn superstrings?

Superstrings, of de bovenste theorie, is een opwindend gebied van fysica die soms de theorie van alles wordt genoemd .Het wordt door velen beschouwd als de ongrijpbare verenigende verklaring die Einstein zocht die alle bekende krachten in het universum zou kunnen verklaren.

Totdat Superstrings langskwamen, hadden wetenschappers twee tegengestelde theorieën over hoe de natuurwetten zich gedroegen: Einsteins algemene theorie van relativiteitstheorie enKwantummechanica.

General Relativity verklaart de wereld zoals we die kennen op een vrij massieve schaal.Het beschrijft ruimtetijd als een stof die is vervormd door massale boekhouding voor orbitale systemen, sterrenstelsels en de zwaartekracht.Maar deze wetten gaan af op het kwantumniveau waarbij een subatomair deeltje niet kan worden gemeten in termen van zijn exacte positie in de ruimte op een bepaald moment.Het is ook net zo waarschijnlijk achteruit in de tijd als het is om vooruit te gaan en kan zelfs op twee plaatsen tegelijkertijd lijken te zijn.De wereld van de oneindig klein is zo bizar, wetenschappers bedachten de term kwantumwirdheid om het te beschrijven.

Het probleem voor natuurkundigen was om een theorie te bedenken die de wereld zou verenigen die we met de kwantumwereld kennen.Een verklaring om rekening te houden met alle vier bekende krachten: zwaartekracht, de sterke en zwakke nucleaire krachten en elektromagnetisme.Superstrings kunnen dat antwoord zijn.

Door wiskundige vergelijkingen werd het duidelijk dat de manier waarop we eerder aan deeltjes hadden gedacht omdat punten of kleine ballen van energie onnauwkeurig was.Deze kleine stukjes materie gedroegen zich eigenlijk meer als wiebelende, trillende snaren

.Strings zijn zo klein dat Brian Greene, een natuurkundige en voorstander, legt uit dat als een enkel atoom de grootte van ons zonnestelsel had, een snaar alleen de grootte van een boom zou zijn.Toch vormen strings alle materie van het kwantumniveau hoger.

De manier waarop strings trillen bepalen, bepalen de specifieke eigenschappen van elk deeltje, waarbij het universum wordt vergeleken met een kosmische symfonie van superstrings.Maar om de theorie van wiskundige afwijkingen te ontdoen, waren zes extra dimensies nodig.De zes extra dimensies vormen kleine, opgerold 6-D-vormen op elk punt in onze ruimte.In deze 6-D-vormen zijn de snaren van de bovenste theorie.De zes extra dimensies, plus onze drie, betekenden dat er echt 9 dimensies waren.Voeg er nog een toe voor

tijd

en het totaal was 10 dimensies.Hoe verrassend dit ook was, het was niet het einde. In 1995 presenteerden verschillende theorieën van superstrings een raadsel tot m-theorie verenigd.De enige vangst?M-theorie vereiste wiskundig een 11e dimensie.Dit presenteerde een nieuw beeld van snaren waarbij, gezien voldoende energie, een touw kon strekken om een extreem groot drijvend membraan te worden, kortweg een brane

beschouwd.Branen kunnen verschillende dimensionale eigenschappen hebben en zo groot worden als een universum.Volgens de theorie bestaat ons hele universum in feite op een drijvend braan - slechts een van de vele zwevende branen die elk hun eigen parallelle universum ondersteunen.Elk braan vertegenwoordigt één plakje van een hogere dimensionale ruimte of

bulk . Hoewel het standaardmodel van de jaren 1970 al drie van de vier krachten in een uniforme theorie verenigde, kon de zwaartekracht niet worden verzoend met de drie kwantumkrachten.Maar een doorbraak in superstrings omvatte de ongrijpbare kracht van de zwaartekracht, fluisterend van de heilige graal van de natuurkunde.Als er een massaal hypothetisch deeltje dat verantwoordelijk is voor het overbrengen van de zwaartekracht - de graviton - op het kwantumniveau bestaat als een gesloten string , dit zou een directe zwaartekrachtverbinding met de theorie van supersrings presenteren. De theorie voorspelt dat strings kunnen zijn kan zijn kunnen zijnopen of gesloten.Open snaren, of snaren die lijken op kleine wiebelende haren hebben ten minste één eindpunt bevestigd aan het membraan zoals een trolleyauto wordt bevestigd door een bovenkabel aan een elektrische lijn.Strijkers kunnen door het brane bewegen, maar kunnen het niet verlaten en uitleggen waarom we cKijk fysiek uit, of reik uit onze dimensie.De atomen waaruit ons lichaam bestaat, zijn samengesteld uit open snaren die eindpunten hebben bevestigd aan ons 3D-membraan.Een andere manier om ernaar te kijken, is om een filmscherm te overwegen.Mensen op een scherm lijken driedimensionaal te zijn, maar ze kunnen niet daadwerkelijk van het scherm reiken naar onze 3D-wereld.Ze zitten vast in hun 2-D-wereld, net zoals we vastzitten in onze 3D-wereld en kunnen niet in aangrenzende dimensies komen.Wetenschappers noemen dit graden van vrijheid

.

Maar de graviton is anders.Als een gesloten string of lus zonder bijgevoegde eindpunten was het theoretiseerd dat het mogelijk in staat was om aan ons 3D-braan te ontsnappen en in andere dimensies te sijpelen.Dit zou verklaren waarom de zwaartekracht vele malen zwakker is dan de andere krachten.

Echter, wat als de inverse waar zou zijn?Wat als zwaartekracht op een parallel brane zo sterk is als de andere krachten, maar hier zwakker is omdat het alleen lekt

in

onze dimensie?Wiskundig werkte de theorie van superstrings opnieuw prachtig en gaf uiteindelijk een plausibele verklaring voor de zwakte van de zwaartekracht terwijl het zich verenigde met de andere drie krachten. Er was nog maar één hindernis over: de verenigende theorie zou ook moeten kunnen uitleggen het groteKnal.Vier natuurkundigen die samen in een trein reizen, hebben dit onderwerp terloops aangepakt.Is het gewoon een prachtige wiskundige constructie?Een filosofie?Of een echte uitleg van onze wereld?Geen enkele andere theorie is in de buurt gekomen om alle vier de krachten wiskundig te verenigen, veel minder en biedt bovendien een verklaring voor de oerknal.Maar het bewijzen dat er andere dimensies bestaan - drijvende zemelen en parallelle universums - is een belangrijk knelpunt geweest.Astronomisch grote snaren.Zo blijft de theorie van superstrings terrein winnen.Uiteindelijk, als het succesvol is, van 11 dimensies tot parallelle universums, van de wervelende sterrenstelsels tot kwantumsoep, kunnen superstrings misschien echt

de theorie van alles zijn

.