Υπερχορδή
Πολυσύμπαν Σύμπαν Πολυδιάστατος Χώρος Χωροχρόνος
Κβαντική Χορδή Κβαντική Μεμβράνη Βράνη Κοσμική Χορδή ΥπερχορδήΥπερσυμμετρία
Βαρυτόνιο (graviton) Ταχυόνιο (tachyon) Ισταντόνιο (instanton) Διλατόνιο (dilaton) Υποθετικά Σωματίδια
Υπερβαρύτητα Κβαντική Βαρύτητα Πολυσυμπαντικές Θεωρίες Χορδιακές Θεωρίες
Ελαστική Χορδή Ελαστική Μεμβράνη Στάσιμο Κύμα
Τα quarks ενός πρωτόνιου εμφανιζόμενα ως χορδές
Οι υπερχορδές είναι οι θεμελιώδεις μονάδες Ύλης και Ενέργειας σύμφωνα με την Χορδιακή Θεωρία
Από αυτές προέρχονται τα θεμελιώδη σωματίδια της Φύσης.
Ετυμολογία[]
Η ονομασία "Υπερχορδή" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "χορδή".
Εισαγωγή[]
"Είναι ακριβώς όπως οι χορδές ενός βιολιού", εξηγεί ο Brian Greene, καθηγητής στο πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης.
"Με τη διαφορά ότι οι δονήσεις των χορδών αυτής της θεωρίας δεν παράγουν μουσικές νότες, αλλά τα στοιχειώδη σωματίδια. Έτσι, το ηλεκτρόνιο είναι μια χορδή που πάλλεται με συγκεκριμένο τρόπο, ενώ τα κυρκόνια (quarks) - τα στοιχειώδη συστατικά των στοιχειωδών σωματιδίων- προκύπτουν από διαφορετικές ταλαντώσεις".
Ιδιότητες Υπερχορδών[]
Οι ιδιότητες αυτών των χορδών είναι εντυπωσιακές. Έχουν μήκος 0,00...1 (33 μηδενικά μετά το κόμμα) εκατοστά και μηδενικό πάχος, είναι δηλαδή μονοδιάστατες και τεντωμένες με απίστευτη δύναμη (τεράστιος αριθμός τόνων, με σαράντα ψηφία). Γενικά, αυξάνοντας την τάση της χορδής και τη συχνότητα ταλάντωσής της, αυξάνεται και η μάζα του αντίστοιχου σωματιδίου που προκύπτει.
Πρόσθετες Διαστάσεις[]
Διαφορετικά από ότι συμβαίνει με τις χορδές ενός βιολιού, οι χορδές του Σύμπαντος δεν πάλλονται μέσα στο συνηθισμένο Χώρο των τριών διαστάσεων αλλά σε έναν πολύ πιο εκτεταμένο χώρο εννέα/δέκα/ένδεκα/δώδεκα διαστάσεων.
Τι θα μπορούσαν να είναι αυτές οι επιπλέον "κρυφές" διαστάσεις και γιατί δεν τις βλέπουμε; Ας δοκιμάσουμε ν’ απαντήσουμε με ένα παράδειγμα. Ας φανταστούμε ένα μυρμήγκι που περπατάει πάνω σ’ ένα νήμα. Από μακριά φαίνεται να περπατά μόνο κατά μήκος του νήματος. Κοιτάζοντας από πιο κοντά, θα δούμε ότι κινείται επίσης γύρω από το νήμα. Αν μπορούσαμε να ξεδιπλώσουμε στο χώρο αυτή την επιπλέον διάσταση, θα βλέπαμε το μυρμήγκι να περπατάει πάνω σε ένα επίπεδο.
Ιστορική Αναδρομή[]
Θεωρία Μεμβρανών του Dirac[]
Το 1962 ο Paul Dirac δημιούργησε ένα φανταστικό μοντέλο βασιζόμενο σε μεμβράνη. Έθεσε την ιδέα ότι ένα ηλεκτρόνιο ήταν στην πραγματικότητα μια κλειστή μεμβράνη γύρω από τον εαυτό του. Οι ταλαντώσεις, όπως πρότεινε ο Dirac, μπορεί να δημιουργήσουν σωματίδια όπως τα μιόνια, μια βαρύτερη έκδοση του ηλεκτρονίου. Αν και η απόπειρά του απέτυχε , οι εξισώσεις που χρησιμοποίησε για την μεμβράνη είναι οι ίδιες που χρησιμοποιούμε σήμερα. Ωστόσο η ιδέα της μεμβράνης αγνοήθηκε από την κοινότητα των υποστηριχτών της θεωρίας των χορδών. Η κατάσταση άλλαξε λόγο της προόδου σε ένα πολύ διαφορετικό πεδίο
Ασυμβίβαστο Κβαντικής Θεωρίας και Βαρύτητας[]
Η Σχετικιστική Κβαντική Θεωρία Πεδίου (συνδυασμός Κβαντικής Φυσικής και Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας) αποδίδει καλά στη παρατηρούμενες συμπεριφορές και ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων.
Αλλά αυτή η θεωρία αποδίδει μόνο όταν η Βαρύτητα είναι τόσο ασθενής που μπορεί να αγνοηθεί και από την άλλη η σωματιδιακή θεωρία δουλεύει μόνο όταν θεωρούμε πως δεν υπάρχει η βαρύτητα.
Η Γενική Σχετικότητα έχει αποδώσει πολλά για τη κατανόηση του Σύμπαντος, τις τροχιές των πλανητών, τις εκρήξεις των αστέρων και γαλαξιών, το Big Bang και πρόσφατα τις μαύρες τρύπες και τους βαρυτικούς φακούς. Πάντως η θεωρία αυτή εργάζεται καλά όταν η κβαντική θεωρία δεν χρειάζεται στην περιγραφή της Φύσης.
Έτσι με τις αδυναμίες που παρουσιάζουν οι παραπάνω θεωρίες να επεξεργαστούν όλα τα θέματα που μπαίνουν στη Φυσική (τη βαρύτητα η κβαντική θεωρία και τα κβαντικά φαινόμενα του μικρόκοσμου η γενική θεωρία της σχετικότητας), έρχεται η θεωρία της χορδής που πιστεύεται ότι θα γεφυρώσει αυτό το χάσμα.
Αλληλεπιδράσεις[]
Πρωταρχικά, η θεωρία αυτή είχε σκοπό να εξηγήσει την παρατηρούμενη σχέση μεταξύ μάζας και spin για τα αδρόνια (νετρόνια, πρωτόνια κλπ). Σε αυτό απέτυχε διότι Κβαντική Χρωμοδυναμική ήταν η κατάλληλη θεωρία για αυτά.
Αλλά τα σωματίδια στην θεωρία της χορδής εμφανίζονται σαν διεγέρσεις χορδής , και συμπεριλαμβάνουν στις διεγέρσεις αυτές της χορδής και ένα σωματίδιο με μηδενική μάζα και spin = 2.
Εαν υπήρχε μια καλή κβαντική θεωρία της βαρύτητας, τότε το σωματίδιο που θα ήταν φορέας της βαρυτικής αλληλεπίδρασης θα είχε μηδενική μάζα και spin = 2. Αυτό όμως ήταν γνωστό στους θεωρητικούς φυσικούς από καιρό. Αυτό το θεωρητικό σωματίδιο λέγεται βαρυτόνιο.
Αυτό οδήγησε τους πρώτους ερευνητές να μην θεωρήσουν την Χορδιακή Θεωρία ως θεωρία των αδρονίων, αλλά της κβαντικής βαρύτητας.
Αλλά δεν ήταν αρκετό να προβλέψει το βαρυτόνιο η Χορδιακή Θεωρία. Ο οποιοσδήποτε μπορεί να προσθέσει ένα βαρυτόνιο στην κβαντική θεωρία πεδίου, αλλά οι υπολογισμοί που προϋποθέτει για να περιγράψει τη Φύση γίνονται άχρηστοι. Και αυτό γιατί, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων συμβαίνουν σε ένα απλό σημείο του χωρόχρονου, σε μηδενική απόσταση μεταξύ των αντιδρώντων σωματιδίων.
Ασθενής Αλληλεπίδραση
Χορδιακή Αλληλεπίδραση
Οι αλληλεπιδράσεις Σωματιδιακής Φυσικής (επάνω) συμβαίνουν σε μηδενική απόσταση, αλλά όχι οι αντιδράσεις χορδής (κάτω). Αυτό είναι που κάνει τη Χορδιακή Θεωρία επιτυχημένη ως κβαντική θεωρία της βαρύτητας.
Για τα βαρυτόνια, τα μαθηματικά συμπεριφέρονται τόσο άσχημα σε μηδενικές αποστάσεις που οι απαντήσεις δεν είναι ακριβείς. Στην Χορδιακή Θεωρία, οι χορδές συγκρούονται πάνω σε μία μικρή αλλά πεπερασμένη απόσταση, και οι απαντήσεις γίνονται λογικές.
Αυτό δεν σημαίνει πως η Χορδιακή Θεωρία δεν είναι χωρίς ελλείψεις. Αλλά η συμπεριφορά μηδενικής απόστασης είναι τέτοια που μπορούμε να συνδυάσουμε κβαντική μηχανική και βαρύτητα, και μπορούμε να υποθέσουμε σχετικά για μια διέγερση της χορδής που μεταφέρει την βαρυτική δύναμη.
Οι χορδές στην Θεωρία Μ[]
Το 1995 η θεωρία των χορδών αντικαταστάθηκαν από την Θεωρία Μ (Μ-Theory).
Νέα στοιχεία δείχνουν ότι ίσως είναι η πιο εντυπωσιακή θεωρία από τότε που δημιουργήθηκε η θεωρία των χορδών. Η Μ-Theory παρόμοια με την θεωρία των χορδών βασίζεται στην ιδέα της υπερσυμμετρίας.
Οι φυσικοί χωρίζουν τα σωματίδια σε δυο τάξεις ανάλογα με το λεγόμενο spin. Η υπερσυμμετρία απαιτεί ότι για κάθε γνωστό σωματίδιο που έχει ακέραιο spin – 0 , 1 , 2, … - να υπάρχει ένα σωματίδιο με την ίδια μάζα αλλά με spin το μισό του ακεραίου (1/2, 3/2, 5/2,…) και το αντίστροφο.
Όμως, ποτέ μέχρι τώρα δεν έχει βρεθεί καμιά τέτοιου είδους συνύπαρξη τέτοιων υπερσυμμετρικών σωματιδίων. Η συμμετρία (αν υπάρχει) πρέπει να σπάσει προκειμένου να εντοπιστούν από τους τωρινούς επιταχυντές. Ωστόσο οι θεωρητικοί φυσικοί ελπίζουν στην υπερσυμμετρία επειδή δίνει το υπόβαθρο πάνω στο οποίο οι ασθενείς, ισχυρές, και ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις μπορούν να ενοποιηθούν με την βαρύτητα.
Η υπερσυμμετρία μετασχηματίζει τις συντεταγμένες του χώρου και του χρόνου έτσι ώστε οι νόμοι της Φυσικής να είναι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές. Η Γενική Σχετικότητα]] του Einstein στηρίζεται πάνω σε αυτήν την συνθήκη και η υπερσυμμετρία παράγει βαρύτητα.
Στην πραγματικότητα η υπερσυμμετρία παράγει υπερβαρύτητα στην οποία ένα σωματίδιο με spin 2 (δηλ. το βαρυτόνιο) μεταδίδει βαρυτικές αλληλεπιδράσεις και συνοδεύεται από το βαρυτίνο με spin 3/2. Η συμβατική βαρύτητα δεν έχει όρια όσον αναφορά τις πιθανές διαστάσεις του χωροχρόνου. Οι εξισώσεις μπορούν να μετασχηματιστούν σε οποιαδήποτε διάσταση. Όχι όμως και με την υπερβαρύτητα που θέτει ανώτατο όριο τις 11 διαστάσεις του χωροχρόνου.
Υποσημειώσεις[]
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
- Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
- Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
- Ομώνυμο άρθρο στην Astronomia
- σχετικό άρθρο στο Περιοδικό Focus
- Σχετικό άρθρο στο Physics4u
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)