Benutzer:Mitsudawa/Supersymmetrische Stringtheorie

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Die Theorie der Superkorde ist ein Versuch, die Existenz aller grundlegenden Teilchen und Kräfte der Natur zu erklären, indem man sie wie die Vibrationen winziger supersymmetrischer Korde modelliert. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts gilt sie als die fruchtbarste Quanten-Gravitationstheorien, auch wenn sie an den gleichen Fehlern wie die Stringtheorie leidet, weil sie nicht durch Experimente verifiziert werden kann.

Derzeit ist das grundlegendste Problem in der theoretischen Physik die große Vereinheitlichung oder, anders ausgedrückt, die Harmonisierung der allgemeinen Relativitätstheorie, die die Schwerkraft beschreibt und auf große Strukturen (Sterne, Planeten, Galaxien) anwendbar istQuantenmechanik, die die drei anderen bekannten grundlegenden Kräfte beschreibt: elektromagnetische (EM), schwache (W) und starke (S). Vielleicht kann die String-Theorie nie bewiesen werden.

Die Physik der Elementarteilchen modelliert diese als Punkte im Raum und lässt sie bei Null Entfernung interagieren, was zu unendlichen Wertergebnissen führt. Die Physiker entwickelten mathematische Techniken, so genannte Renormalisierungstechniken, um diese Unendlichkeiten zu eliminieren, die bei schwachen elektromagnetischen, starken und nuklearen Kräften funktionieren, aber nicht bei der Schwerkraft: Einsteins Theorie der Schwerkraft funktioniert nicht.

Der Grundgedanke ist, dass die Grundkomponenten der Realität Saiten mit einer Länge in der Größenordnung der Planck-Länge (ca. 10 33 cm) wären, die bei Resonanzfrequenzen schwingen würden. Diese Theorie sagt zum Beispiel voraus, dass der Graviton (das Kandidatenpartikel für die quantale Schwerkraft, das die Gravitationskraft überträgt) ein Seil mit einer Wellenamplitude von Null wäre. Wie in der Quantenphysik hätte sie einen Spin von zwei und eine Nullmasse.

Eine weitere wichtige Schlußfolgerung ist, daß es keinen meßbaren Unterschied zwischen Seilen gibt, die um eine Abmessung gewickelt sind, und Seilen, die sich in den Abmessungen bewegen (i.e., die Auswirkungen in einer Strebgröße R sind die gleichen wie in einer Strebgröße 1/R).

Die Anzahl der Abmessungen

Unter unserer Beobachtung hat unser physischer Raum mindestens vier große Dimensionen, und jede physische Theorie muss das berücksichtigen. Aber nichts hindert uns daran, mehr als vier Dimensionen zu haben. Die Stringtheorie erfordert zehn, elf oder sechsundzwanzig Dimensionen für ihre Konsistenz. Der Konflikt zwischen Beobachtung und Theorie wird durch Modellierung kompakter Dimensionen gelöst.

Wir haben Probleme, zusätzliche Dimensionen zu erkennen, weil wir uns nur in drei räumlichen Dimensionen bewegen können. Und selbst dann sehen wir nur 2+1 Dimensionen; dreidimensionale Sicht würde es erlauben, alle Seiten eines Objekts gleichzeitig zu sehen. Eine Möglichkeit, diese Grenze zu überschreiten, besteht nicht darin, die anderen Dimensionen sichtbar zu machen, sondern sie nur als weitere Variablen in den Gleichungen zu betrachten, die die Funktionsweise des Universums beschreiben. Dies wirft die Frage auf, ob diese»zusätzlichen Variablen durch direkte Versuche untersucht werden können (die den menschlichen Wissenschaftlern letztendlich Unterschiede in den Ergebnissen zwischen einer, zwei oder zwei+1 Dimensionen zeigen sollen).

Die Theorie der Superschnellen ist nicht die erste, die zusätzliche räumliche Dimensionen vorschlägt (siehe Kaluza-Klein-Theorie). Die modernen String-Theorien verwenden die Mathematik des Faltens, der Knoten und der Topologie, die nach Kaluza und Klein weit entwickelt wurden und die diese physikalischen Theorien mit zusätzlichen Dimensionen viel stärker genutzt haben.

Die fünf Theorien von Supercorden

Die fünf Theorien von Supercorden

Die Physiker haben fünf Theorien von Supercorden entwickelt. Die M-Theorie wäre der geeignete Rahmen, um diese fünf Formeln in einer einzigen Theorie zu vereinen, aber bis heute gibt es keine Quantenformulierung der M-Theorie, und nur ihre klassische Grenze, die maximale Superschwerkraft mit elf Dimensionen, ist bekannt.

Les théories des cordes
Type	Räumliche und zeitliche Dimensionen	Supersymmetrie	Cordes	Tachyonen	Fermionen	Symmetriegruppe	Chiralität
I	10	ja	ouvertes ou fermées	nein		SO(32)
IIA	10	ja	fermées	nein	sans masse		nein
IIB	10	ja	fermées	nein	sans masse		ja
HO	10	ja	fermées	nein		SO(32)
HE	10	ja	fermées	nein		[[E8 (mathématiques)|EVorlage:Ind × EVorlage:Ind]]

Voir aussi

Articles connexes

• Gravitation quantique à boucles
• Projection GSO

Liens externes

• PPT et documents sur la théorie des supercordes.
• Le documentaire "Ce qu'Einstein ne savait pas encore" (2h10) découpé en 8 parties.