Ciąg (fizyka)
 |
| Teoria strun |
|---|
| Przedmioty podstawowe |
| Teoria perturbacyjna |
|
| Wyniki nieperturbacyjne |
| Fenomenologia |
| Matematyka |
W fizyce struna jest bytem fizycznym postulowanym w teorii strun i przedmiotach pokrewnych. W przeciwieństwie do cząstek elementarnych , które z definicji są zerowymiarowe lub punktowe, struny są jednowymiarowymi, rozciągłymi bytami. Naukowcy często interesują się teoriami strun, ponieważ teorie, w których podstawowymi bytami są struny, a nie cząstki punktowe, automatycznie mają wiele właściwości, które niektórzy fizycy spodziewają się posiadać w fundamentalnej teorii fizyki. Przede wszystkim teoria strun, które ewoluują i wchodzą w interakcje zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej automatycznie opisze grawitację kwantową .
Przegląd
W teorii strun struny mogą być otwarte (tworząc segment z dwoma końcami) lub zamknięte (tworząc pętlę podobną do koła) i mogą mieć inne specjalne właściwości. Przed rokiem 1995 istniało pięć znanych [ potrzebnych wyjaśnień ] wersji teorii strun zawierających ideę supersymetrii , które różniły się rodzajem strun i innymi aspektami. Obecnie uważa się, że te różne teorie strun powstają jako różne przypadki graniczne jednej teorii zwanej M-teorią .
W teoriach strun w fizyce cząstek elementarnych struny są bardzo małe; znacznie mniejsze niż można zaobserwować w dzisiejszych akceleratorach cząstek. Charakterystyczna skala długości strun jest zwykle rzędu długości Plancka , około 10-35 metrów, czyli skali, w której uważa się, że efekty grawitacji kwantowej stają się znaczące. Dlatego w znacznie większych skalach długości, takich jak skale widoczne w laboratoriach fizycznych, takie byty wydawałyby się zerowymiarowymi cząstkami punktowymi. Struny mogą wibrować jak oscylatory harmoniczne , a różne stany wibracyjne tej samej struny są interpretowane jako różne typy cząstek. W teorii strun struny wibrujące z różnymi częstotliwościami stanowią wiele podstawowych cząstek, które można znaleźć w obecnym Modelu Standardowym fizyki cząstek elementarnych. Struny są czasami badane w fizyce jądrowej , gdzie są używane do modelowania rur strumieniowych .
Gdy struna rozchodzi się w czasoprzestrzeni , struna zakreśla dwuwymiarową powierzchnię zwaną arkuszem świata . Jest to analogiczne do jednowymiarowej linii świata wytyczonej przez cząstkę punktową. Fizyka struny jest opisana za pomocą dwuwymiarowej konforemnej teorii pola związanej z kartą świata. Formalizm dwuwymiarowej konforemnej teorii pola ma również wiele zastosowań poza teorią strun, na przykład w fizyce materii skondensowanej i części czystej matematyki .
Rodzaje stringów
Struny zamknięte i otwarte
Struny mogą być otwarte lub zamknięte. Zamknięta struna to struna, która nie ma punktów końcowych, a zatem jest topologicznie równoważna z okręgiem . Z drugiej strony struna otwarta ma dwa punkty końcowe i jest topologicznie równoważna interwałowi liniowemu. Nie wszystkie teorie strun zawierają struny otwarte, ale każda teoria musi zawierać struny zamknięte, ponieważ interakcje między strunami otwartymi zawsze mogą skutkować strunami zamkniętymi.
Najstarszą teorią superstrun zawierającą otwarte struny była teoria strun typu I. Jednak rozwój teorii strun w latach 90. XX wieku pokazał, że otwarte struny zawsze powinny być traktowane jako kończące się na nowym fizycznym stopniu swobody zwanym D-branami , a spektrum możliwości dla otwartych strun znacznie się zwiększyło.
Otwarte i zamknięte struny są generalnie kojarzone z charakterystycznymi modami wibracyjnymi. Jednym z trybów drgań struny zamkniętej jest grawiton . W niektórych teoriach strun wibracją otwartej struny o najniższej energii jest tachion , który może ulegać kondensacji tachionowej . Inne mody wibracyjne otwartych strun wykazują właściwości fotonów i gluonów .
Orientacja
Struny mogą również posiadać orientację , którą można traktować jako wewnętrzną „strzałkę”, która odróżnia strunę od struny o przeciwnej orientacji. Natomiast niezorientowany ciąg to taki, na którym nie ma takiej strzałki.
Zobacz też
- Schwarz, John (2000). „Wprowadzenie do teorii superstrun” . Źródło 12 grudnia 2005 r.
- „Strona główna strun NOVA”
