Hiukkasten fysiikan alalla merkkijonoteoria yhdistää kvanttimekaniikan ja Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian.
Hyppää osioon
- Mikä on jousiteoria?
- Jousiteorian viisi keskeistä ideaa
- Jousiteorian lyhyt historia
- Lisätietoja
- Lisätietoja Neil deGrasse Tysonin MasterClassista
Tunnettu astrofyysikko Neil deGrasse Tyson opettaa sinulle, kuinka löytää objektiivisia totuuksia, ja jakaa työkalut löytämänsä viestien välittämiseen.
Lisätietoja
Mikä on jousiteoria?
Jousiteoria tarjoaa teoreettisen kehyksen, jossa kaikki hiukkaset fotoneista kvarkkeihin ovat yksiulotteisia merkkijonoja nollaulotteisten pisteiden sijaan. Jos löydettäisiin jousiteorian versio, joka pysyisi voimassa kaikissa yhteyksissä, se toimisi yhtenä matemaattisena mallina universumin luonteen kuvaamiseksi - teoriana kaikesta, mikä korvaisi fysiikan vakiomallin, joka ei selitä painovoimaa.
Jousiteorian viisi keskeistä ideaa
Jousiteorian hienovaraisuuden ymmärtäminen vaatii laajaa tutkimusta, mutta jousiteorian pääelementteihin perehtyminen antaa sinulle perustiedot sen ydinkäsitteistä.
- Jouset ja rintakorut : Jouset ovat yksiulotteisia filamentteja, joita on kahta muotoa: avoimet ja suljetut kielet. Avoimella merkkijonolla on päät, jotka eivät muodosta yhteyttä, kun taas suljettu merkkijono muodostaa suljetun silmukan. Branes (johdettu sanasta 'kalvo') ovat levymaisia esineitä, joihin jouset voivat kiinnittyä kummassakin päässä. Branes pystyy liikkumaan avaruudessa kvanttimekaniikan sääntöjen mukaisesti.
- Lisätilamitat : Fyysikot hyväksyvät, että universumissamme on kolme avaruusulottuvuutta, mutta merkkijonoteoreetikot väittävät mallin, joka kuvaa avaruuden ylimääräisiä ulottuvuuksia. Jousiteoriassa ainakin kuusi ylimääräistä ulottuvuutta jää huomaamatta, koska ne ovat tiukasti kompakteina monimutkaiseksi taitetuksi muodoksi, jota kutsutaan Calabi-Yau-jakotukiksi.
- Kvanttipaino : Jousiteoria on kvanttigravitaation teoria, koska se yrittää yhdistää kvanttifysiikan yleisen suhteellisuusteorian kanssa. Kvanttifysiikka tutkii maailmankaikkeuden pienimpiä esineitä - kuten atomeja ja subatomisia hiukkasia -, kun taas yleinen suhteellisuusteoria keskittyy tyypillisesti maailmankaikkeuden laajempiin kohteisiin.
- Supersymmetria : Supersymmetria kuvaa myös superstring-teoriaa, ja se kuvaa kahden tyyppisten hiukkasten, bosonien ja fermionien, suhdetta. Supersymmetrian merkkijonoteoriassa bosonilla (tai voimahiukkasella) on aina vasta-ainefermioni (tai ainepartikkeli) ja päinvastoin. Supersymmetrian käsite on edelleen teoreettinen, koska tutkijat eivät ole vielä nähneet yhtään näistä hiukkasista. Jotkut fyysikot spekuloivat, että tämä johtuu siitä, että bosonien ja fermionien tuottaminen vaatii uskomattoman korkean energiatason. Nämä hiukkaset ovat voineet olla olemassa varhaisessa maailmankaikkeudessa ennen isoa räjähdystä, mutta sitten ne hajotettiin nykyään nähneiksi pienemmän energian hiukkasiksi. Suuri hadronin törmäyslaite (maailman suurimman energian hiukkasten törmäyslaite) voi jossain vaiheessa tuottaa tarpeeksi energiaa tämän teorian tukemiseksi - vaikka se ei vielä ole osoittanut supersymmetrian todisteita.
- Yhdistetyt joukot : Jousiteoreetikot uskovat voivansa käyttää vuorovaikutteisia merkkijonoja selittääkseen, kuinka luonnon neljä perusvoimaa - painovoima, sähkömagneettinen voima, voimakas ydinvoima ja heikko ydinvoima - luovat yhtenäisen teorian kaikesta.
Jousiteorian lyhyt historia
Seuraava aikajana merkitsee merkittäviä saavutuksia merkkijonoteorian alalla.
- 1968 : Italialainen teoreettinen fyysikko Gabriele Veneziano, joka työskentelee Euroopan ydintutkimusjärjestössä (CERN), käytti useista hiukkaskiihdyttimistä kerättyjä tietoja muotoillakseen merkkijonoteorian perustan. Hän rakensi kaksoisresonanssimallin huomattuaan voivansa käyttää 200 vuotta vanhaa Euler-beetafunktiokaavaa selittämään voimakkaasti vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten fyysisiä ominaisuuksia.
- 1970 : Nimi 'merkkijono teoria' keksitään, kun kolme fyysikkoa - Leonard Susskind, Holger Nielsen ja Yoichiro Nambu - käyttivät Venezianon mallia ehdottaakseen, että maailmankaikkeus koostuu pienistä värisevistä kielistä.
- 1971 : Teoreettisen fysiikan professori Pierre Ramond aloitti superjousiteorian kehittämisen muotoilemalla supersymmetrian käsitteen.
- 1974 : Japanilainen fyysikko Tamiaki Yoneya huomasi, että merkkijono teoria sisältää partikkelin, jolla on gravitonin ominaisuudet - kvanttihiukkasen, jolla on gravitaatiovoima - ja tajusi, että merkkijonoteorian näkökohdat voivat olla myös painovoiman teoria.
- 1984 : Englantilainen fyysikko Michael Green ja amerikkalainen fyysikko John Schwarz löysivät poikkeavuuksien kumoamisen tyypin I merkkijonoteoriassa, joka tunnettiin nimellä Green-Schwarz -mekanismi. Tämä tapahtuma yhdisti jousiteorian ideoita supersymmetriaan ja käynnisti ensimmäisen superjousikierroksen.
- 1985 : Princetonin jousikvartetti - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec ja Ryan Rohm - löysivät heteroottiset jouset, jotka ovat suljettuja kieliä, jotka ovat supersankan ja bosonisen jousen hybridit.
- tuhatyhdeksänsataayhdeksänkymmentäviisi : Teoreettinen fyysikko Edward Witten, Institute for Advanced Study, Princeton, New Jersey, ehdotti, että jousiteorian viisi hyväksyttyä versiota eivät todellakaan ole erillisiä teorioita. Witten ehdotti, että ne ovat vain vaihtelevia rajoja yhdelle ainoalle teorialle, jota Witten kutsui M-teoriaksi. M-teorian idea aloitti toisen superstring-vallankumouksen.
MasterClass
Ehdotettu sinulle
Verkkokurssit, joita opettaa maailman suurimmat mielet. Laajenna tietosi näissä luokissa.
Neil deGrasse TysonOpettaa tieteellistä ajattelua ja viestintää
Lisätietoja tohtori Jane GoodallOpettaa suojelua
Lisätietoja Chris Hadfield
Opettaa avaruuden tutkimista
Lisätietoja Matthew WalkerOpettaa parempaa unta
LisätietojaLisätietoja
Hanki MasterClassin vuotuinen jäsenyys yksinoikeudella pääsy videotunneille, joita opettavat liike-elämän ja tieteen valaisimet, mukaan lukien Neil deGrasse Tyson, Chris Hadfield, Jane Goodall ja muut.
Mielenkiintoisia Artikkeleita
