Osnove teorije struna

Teorija struna je matematička teorija koja pokušava objasniti određene pojave što trenutno nije moguće objasniti u standardnom modelu kvantne fizike.

U svojoj srži, teorija struna koristi model jednodimenzionalnih nizova umjesto čestica kvantne fizike. Ove žice, veličine Planck duljina (10^-35 m) vibriraju na specifičnim rezonantnim frekvencijama. Neke novije verzije teorije struna predvidjele su da žice mogu imati veću dužinu, prema gore na gotovo milimetar, što bi značilo da su u carstvu koje bi eksperimenti mogli otkriti ih. Formule koje proizlaze iz teorije struna predviđaju više od četiri dimenzije (10 ili 11 u najčešćim inačice, mada jedna verzija zahtijeva 26 dimenzija), ali su dodatne dimenzije "uvijene" unutar Plancka duljina.

Pored niza, teorija stringova sadrži i drugu vrstu temeljnog objekta nazvanu a Brane, koji može imati mnogo više dimenzija. U nekim scenarijima "braneworld-a" naš je svemir zapravo "zaglavljen" unutar trodimenzionalne brane (zvane 3-brane).

Teorija struna prvotno je razvijena u 1970-ima u pokušaju objašnjenja nekih nedosljednosti s energetskim ponašanjem hadrona i drugih temeljne čestice fizike.

Kao i kod većine kvantne fizike, matematika koja se primjenjuje na teoriju struna ne može se jedinstveno riješiti. Fizičari moraju primijeniti teoriju poremećaja da bi dobili niz aproksimiranih rješenja. Takva rješenja, naravno, uključuju pretpostavke koje mogu ili ne moraju biti istinite.

Nada za pokretanje ovog rada je da će rezultirati "teorijom svega", uključujući rješenje problema iz kvantna gravitacijai da se pomirim kvantna fizika s opća relativnost, usklađujući na taj način temeljne sile fizike.

Izvorna teorija struna usredotočena je samo na čestice bozona.

Teorija superstringa (kratka za "teorija superzimetričnih nizova") uključuje bozone s drugom česticom, fermioni, kao i supersimetrija za modeliranje gravitacije. Postoji pet neovisnih teorija superstringa:

• Tip 1
• Tip IIA
• Tip IIB
• Tip HO
• Upišite HE

M-teorija: Teorija superstringa, predložena 1995. godine, koja pokušava objediniti modele tipa I, tipa IIA, tipa IIB, tipa HO i tipa HE kao varijante istog osnovnog fizičkog modela.

Jedna od posljedica istraživanja u teoriji struna je spoznaja da postoji ogroman broj mogućih teorija konstruiran, što je neke dovelo do pitanja hoće li ovaj pristup ikada zapravo razviti "teoriju svega" što su mnogi istraživači izvorno se nadao. Umjesto toga, mnogi istraživači usvojili su stav da opisuju ogroman krajolik teorije struja mogućih teorijskih struktura, od kojih mnoge zapravo ne opisuju naš svemir.

Trenutno teorija struna nije uspješno dala bilo kakva predviđanja koja također nisu objašnjena alternativnom teorijom. Nije ni posebno dokazano niti krivotvoreno, mada ima matematička obilježja koja mu daju veliku privlačnost mnogim fizičarima.

Brojni predloženi eksperimenti mogu imati mogućnost prikazivanja „efekata niza“. Energija potrebna za mnoge takve eksperimente trenutno nije moguće dobiti, mada su neki u domeni mogućnosti u skoroj budućnosti, kao što su moguća opažanja iz crnoga rupe.

Samo će vrijeme pokazati hoće li teorija struna moći zauzeti dominantno mjesto u znanosti, nadahnjujući srca i umove mnogih fizičara.