Bu on soru size her şeyin teorisini gösterecek - sicim teorisi
ABD saatiyle 4 Aralık akşamı, Atılım Vakfı bu yılki "Temel Fizikte Çığır Açma Ödülü" nü 3 milyon ABD $ 'nı paylaşan üç dizi teorisyenine verdi. Üç kazanan, sicim teorisindeki büyük atılımları ve kara delikler ve evren için önemi nedeniyle Joseph Polchinski, Andrew Strominger ve Cumrun Vafa.
Sicim teorisi henüz deneysel olarak doğrulanmamış olsa da, Breakthrough Foundation'ın kurucusu Yuri Milner şunları söyledi: Fizik Ödülü, entelektüel başarıların bir onaylamasıdır. Bazen bu sadece onu ödüllendirmek için değil, çok yaratıcı bir soruyu gündeme getirmek olabilir. Cevabı veren kişiye. Bu Nobel Ödülü'nden önemli bir fark. "
Sicim teorisi tam olarak nedir? Sizi 21. yüzyılın en büyük teorilerinden birine götürmek için aşağıdaki soruları kullanıyoruz.
1. Sicim teorisi nedir?
Tek boyutlu dizeler evrendeki her şeyi oluşturur.
Sicim teorisinin temel kavramı aslında çok basittir. Eski Yunanistan'da insanlar maddeden neyin yapıldığını düşünüyorlardı? Bir şeyi sonsuza bölersek, temelde bölünemeyen en temel şeyi elde edecek miyiz? Artık bunu yaparsak moleküller, atomlar ve alt atomlar elde edeceğimizi biliyoruz. Ama bu son mu? Sicim teorisyenleri öyle düşünmüyor. Elektronlar, kuarklar veya nötrinolar gibi bugün bildiğimiz tüm temel parçacıklar bir tür dizgiden oluşur. Bir keman telinin farklı titreşim modlarının farklı ses perdeleri üretebilmesi gibi, temel parçacıklar da telin farklı titreşim durumları yoluyla elektron veya kuark haline gelir.
2. Sicim teorisini kim önerdi?
Sicim teorisinin alışılmadık bir geçmişi vardır. 1960'larda Gabriele Veneziano çekirdekteki parçacıkların davranışını ve nötron ve protonu oluşturan kuarkların nasıl birbirine bağlandığını bilmek istedi. O sırada verilere tam olarak uyan bir denklem buldu, ancak matematiksel denkleminin ne anlama geldiğinden pek emin değildi. Ondan sonra, Leonard Susskind ve Holger Nielsen ve diğerleri matematiksel denklemi ayrıntılı olarak analiz ettiler ve denklemin titreşen bir ipi tanımlayabildiğini buldular. Bu nedenle, sicim teorisi, güçlü nükleer kuvvetlerin incelenmesinde tamamen tesadüfi bir keşiftir.
[3. İp ne kadar küçük?
Dizenin boyutu.
Dizeleri doğrulamanın en doğrudan yolu, atomlarda dizgi olup olmadığını görmek için yeterince güçlü bir mikroskop kullanmaktır. Ama sorun şu ki ip çok küçük, yaklaşık 10 ^ -35 metre Bu kavram nedir? Bedenimizi oluşturan atomların çok küçük olduğunu biliyoruz ... Atomlar gözlemlenebilir evrenin boyutuna büyütülürse ve sicimler de aynı katsayıya büyütülürse, o zaman sicimler sadece bir ağaç kadar büyüktür. Bu nedenle, dizeleri doğrudan gözlemlemek büyük bir zorluk olacaktır.
[4. Sicim teorisi uzayın üç boyutludan daha fazlası olduğuna inanıyor mu?
Solda fermiyonlar ve sağda bozonlar.
Çoğu durumda, "sicim teorisi" ni duyabilirsiniz. Ama aslında sicim teorisi Bose sicim teorisinden süper sicim teorisine kadar gelişti. Temel parçacıkların bozonları (fotonlar, gluonlar vb.) Ve fermiyonları (elektronlar, kuarklar vb.) İçerdiğini biliyoruz. En eski sicim teorisine, yalnızca bozonları içeren Bose sicim teorisi denir; süper sicim teorisi (süpersimetri ekleyen) yalnızca sicim titreşimleriyle bozonları açıklamakla kalmaz, aynı zamanda fermiyonları da açıklar. Bose sicim teorisi, uzaysal boyutun 25 boyut olduğuna inanırken, süper sicim teorisinin makul olması için dokuz boyutlu bir uzayda olması gerektiğine inanıyor. Şimdi sicim teorisinden bahsettiğimizde, hepimiz süper sicim teorisini kastediyoruz.
5. M-teorisi nedir?
M teorisi, beş süper sicim teorisi ve süper yerçekimi arasındaki ilişki. (© Wikipedia)
1995'teki Uluslararası Sicim Teorisi Konferansı'nda Witten konuşmasında, yüksek bir boyutun tanıtılmasıyla, son derece karmaşık olması gereken süper sicim teorisinin (dokuz boyutlu uzay) basit bir süper yerçekimi teorisi (on boyutlu uzay) haline geldiğini kanıtladı. ). Katılımcılar, kendi vardığı sonucun konuşmanın doruk noktası olduğunu düşündüğü gibi, Witten şunları söyledi:
"Ah, bir şey daha var."
1990'ların ortalarından önce, fizikçiler birbirinden ayrılmış ve ilgisiz beş farklı sicim teorisi buldular. Konuşmanın sonunda Witten, bu modeller arasında sözde bir ikili ilişki keşfettiğine dikkat çekti. Bu ikilemler, tüm bu modellerin aslında aynı temel teorinin farklı ifadeleri olduğunu göstermektedir. Bu gizemli teoriye "M Teorisi" adını verdi. Witten'in keşfi "ikinci süper sicim devrimi" ni tetikledi.
6. Membran nedir?
(© Wikipedia)
Dokuz boyutlu süper sicim teorisinde, temel birim tek boyutlu bir sicimdir. On basamaklı uzayda süper yerçekimi teorisinin denklemlerini çözdükten sonra, sicim teorisyenleri temel çözümün iki boyutlu bir zar olduğunu buldular. Bunları genellikle p-membran olarak adlandırırız. Örneğin, p = 1 olan membran bir iptir, p = 2 olan membran bir yüzdür, vb.
[7. Sicim teorisinin amacı nedir?
Sicim teorisinin amacı, Einstein tarafından başlatılan birleşik alan teorisini tamamlamaktır. Kuantum mekaniğinin ve genel göreliliğin rollerini hem mikro hem de makro ölçekte iyi oynadığını biliyoruz, ancak bunları birleştirmeye çalıştığımızda birçok sorun ortaya çıkacak.Sicim teorisi bu iki teoriyi uyumlu hale getirmek ve birleştirmektir. Birlikte. Sicim teorisinin yapması gereken şey, anladığımız maddeyi, enerjiyi, zamanı ve mekanı matematiksel bir çerçevede birleştirmektir, böylece dünyadaki her şeyi açıklamak için bir teori kullanabiliriz.
[8. Sicim teorisinin karşılaştığı ana zorluklar nelerdir?
Sicim teorisinin en güçlü ve zor teori olduğu söylenebilse de, yine de çok fazla eleştiriye maruz kalmaktadır.Başlıca nedeni, deneylerle doğrulanmamış olmasıdır. Doğrulanabilir tahminler üretmezse, o zaman doğru olduğunu doğrulayamayız veya Yanlış. Biliyorsunuz, iyi bir bilimsel teori sadece eski teorinin başarısını tekrarlayıp mevcut sorunları açıklamakla kalmaz, aynı zamanda test edilebilir tahminlerde bulunur.
[9. Sicim teorisi herhangi bir tahminde bulunur mu?
Solda, tümü keşfedilmiş Standart Model parçacıkları; sağda ise henüz keşfedilmemiş süper simetrik parçacıklar var. (© DESY)
Sicim teorisinin süpersimetri gibi bazı tahminleri vardır. Süpersimetri teorisi, her temel parçacığın ona uyması için süpersimetrik ortak adı verilen bir parçacığa sahip olduğuna inanır. Tüm fermiyonlar (kuarklar ve leptonlar gibi) süper simetrik bir bozon partneri (hiperkuarklar ve ultraleptonlar gibi) ve tüm bozonlar (fotonlar ve gluonlar gibi) fermiyon süper simetriye sahiptir. Ortaklar (fototrinolar ve hipergluonlar gibi). Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) dizeleri doğrudan algılayamasa da (çok küçük olduğu için LHC gerekli enerjiden uzaktır), ancak LHC bu süpersimetrik parçacıkları algılayabilir. Bu parçacıkları bulursak, sicim teorisinin doğru olduğunu doğrudan kanıtlayamasak da, en azından doğru yoldayız.
10. Üç kazananın katkıları nelerdir?
Sicim teorisi, her şeyin teorisi için en güçlü adaylardan biridir, bu nedenle onu kara delikler ve kozmoloji gibi tüm yönlere uygulamak doğaldır. Joseph Polchinski, Andrew Strominger ve Cumrun Vafa, kara delikleri sicim teorisi perspektifinden analiz ettikleri için bu ödülü kazandı. "Kara deliğe düşen bilgi nereye gitti?" Makalede kara delik yangın duvarı paradoksundan bahsetmiştim ve bu paradoks makalesinin yazarlarından biri Polchinski'dir. 1996 gibi erken bir tarihte, Strominger ve Vafa bir kara delikteki entropiyi hesaplamak için sicim teorisini kullandılar ve sonuç, Hawking'in sonucunu doğruladı. Strominger ve Hawking ayrıca kısa bir süre önce kara delik yumuşak saç teorisi üzerine ilgili bir makale yayınladılar.
Umarım yukarıdaki sorulardan bazılarıyla okuyucuların sicim teorisine giriş düzeyinde çok iyi bir anlayışa sahip olmaları gerekir. "The Strings of the Universe" ve "Superstring Theory: Exploring Time, Space ve "Evrenin Kökeni" vb. Fizik öğrencisiyseniz, Kasım 2015'te Witten tarafından yayınlanan bir makaleyi okuyabilirsiniz: "Fizikçiler sicim teorisi hakkında ne bilmeli? "[Belge 1].
Referanslar
[1]
