Innen partikkelfysikkfeltet samler strengteori kvantemekanikk og Albert Einsteins generelle relativitetsteori.
Gå til seksjonen
- Hva er strengteori?
- De 5 sentrale ideene om strengteori
- En kort historie om strengteori
- Lære mer
- Lær mer om Neil deGrasse Tysons MasterClass
Den berømte astrofysikeren Neil deGrasse Tyson lærer deg hvordan du finner objektive sannheter og deler sine verktøy for å kommunisere det du oppdager.
Lære mer
Hva er strengteori?
Strengteori gir et teoretisk rammeverk der alle partikler, fra fotoner til kvarker, er endimensjonale strenger i motsetning til nulldimensjonale punkter. Hvis en versjon av strengteori ble funnet som holdt i alle sammenhenger, ville den tjene som en enkelt matematisk modell for å beskrive universets natur - en teori om alt som ville erstatte standardmodellen for fysikk, som ikke forklarer tyngdekraften.
De 5 sentrale ideene om strengteori
Å forstå innsiden av strengteori krever omfattende studier, men å bli kjent med hovedelementene i strengteori vil gi deg en grunnleggende forståelse av kjernekonseptene.
- Strenger og braner : Strenger er endimensjonale filamenter som kommer i to former: åpne strenger og lukkede strenger. En åpen streng har ender som ikke kobles sammen, mens en lukket streng danner en lukket sløyfe. Branes (avledet fra ordet 'membran') er arklignende gjenstander som strenger kan festes til i hver ende. Branes er i stand til å bevege seg gjennom romtid i henhold til reglene for kvantemekanikk.
- Ytterligere romlige dimensjoner : Fysikere aksepterer at vårt univers inneholder tre romlige dimensjoner, men strengteoretikere argumenterer for en modell som beskriver ekstra dimensjoner av rommet. I strengteori blir minst seks ytterligere dimensjoner uoppdaget fordi de er tett komprimert til en kompleks brettet form kalt en Calabi-Yau manifold.
- Kvantegravitasjon : Strengteori er en teori om kvantegravitasjon fordi den prøver å slå sammen kvantefysikk med teorien om generell relativitet. Kvantefysikk studerer de minste objektene i universet - som atomer og subatomære partikler - mens generell relativitet vanligvis fokuserer på objekter i større skala i universet.
- Supersymmetri : Også kjent som superstrengsteori, beskriver supersymmetri forholdet mellom to typer partikler, bosoner og fermioner. I supersymmetri strengteori har et boson (eller kraftpartikkel) alltid en motpart fermion (eller materiepartikkel), og omvendt. Konseptet med supersymmetri er fortsatt teoretisk, ettersom forskere ennå ikke har sett noen av disse partiklene. Noen fysikere spekulerer i at dette er fordi det vil ta utrolig høye energinivåer for å generere bosoner og fermioner. Disse partiklene kan ha eksistert i det tidlige universet før det store smellet, men ble deretter brutt ned i de lavere energipartiklene som ble sett i dag. Large Hadron Collider (verdens høyeste energi partikkelkollider) kan på et tidspunkt generere nok energi til å støtte denne teorien - men foreløpig har den ikke vist bevis på supersymmetri.
- Enhetlige styrker : Strengteoretikere tror de kan bruke samvirkende strenger for å forklare hvordan de fire grunnleggende naturkreftene - tyngdekraften, den elektromagnetiske kraften, den sterke kjernekraften og den svake kjernekraften - skaper en enhetlig teori om alt.
En kort historie om strengteori
Følgende tidslinje markerer viktige prestasjoner innen strengteori.
- 1968 : Gabriele Veneziano, en italiensk teoretisk fysiker som arbeider ved den europeiske organisasjonen for kjerneforskning (CERN), brukte data samlet fra forskjellige partikkelakseleratorer for å formulere grunnlaget for strengteori. Han konstruerte dual-resonansmodellen etter at han innså at han kunne bruke den 200 år gamle Euler-beta-funksjonsformelen for å forklare de fysiske egenskapene til sterkt interagerende partikler.
- 1970 : Navnet 'strengteori' oppstår når tre fysikere - Leonard Susskind, Holger Nielsen og Yoichiro Nambu - som brukte Venezianos modell for å antyde at universet består av små vibrerende strenger.
- 1971 : Teoretisk fysikkprofessor Pierre Ramond initierte utviklingen av superstrengsteori ved å formulere begrepet supersymmetri.
- 1974 : Den japanske fysikeren Tamiaki Yoneya oppdaget at strengteori inneholder en partikkel med egenskapene til et graviton - en kvantepartikkel som har gravitasjonskraft - og innså at aspekter av strengteori også kan være en teori om tyngdekraften.
- 1984 : Den engelske fysikeren Michael Green og den amerikanske fysikeren John Schwarz oppdaget anomali-kanselleringen i streng I-teori, som ble kjent som Green-Schwarz-mekanismen. Denne hendelsen koblet videre strengteoriideer med supersymmetri og lanserte den første superstrengrevolusjonen.
- 1985 : 'Princeton String Quartet' - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec og Ryan Rohm - oppdaget heterotiske strenger, som er lukkede strenger som er hybrider av en superstreng og bosonisk streng.
- nitten nitti fem : Edward Witten, en teoretisk fysiker ved Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey, foreslo at de fem forskjellige aksepterte versjonene av strengteori ikke egentlig er separate teorier. Witten foreslo at de bare er forskjellige grenser for en enkelt teori som Witten kalte M-teori. Ideen om M-teori lanserte den andre superstrengrevolusjonen.
MasterClass
Foreslått for deg
Nettkurs undervist av verdens største sinn. Utvid din kunnskap i disse kategoriene.
Neil deGrasse TysonUnderviser vitenskapelig tenking og kommunikasjon
Lær mer Dr. Jane GoodallLærer i bevaring
Lær mer Chris Hadfield
Lærer romutforskning
Lær mer Matthew WalkerLærer vitenskapen om bedre søvn
Lære merLære mer
Hent MasterClass årlig medlemskap for eksklusiv tilgang til videoleksjoner undervist av forretnings- og naturvitenskapelige armaturer, inkludert Neil deGrasse Tyson, Chris Hadfield, Jane Goodall og mer.
