Que sont les superstrings?
SuperStrings, ou théorie du superstring, est un domaine de physique passionnant parfois appelé la théorie de tout . Il est considéré que beaucoup sont l'explication unificatrice insaisissable que Einstein a recherchée qui pourrait expliquer toutes les forces connues de l'univers.
jusqu'à ce que les superstrings arrivent, les scientifiques avaient deux théories opposées sur la façon dont les lois de la nature se comportaient: la théorie générale d'Einstein de la relativité et de la mécanique quantique.
La relativité générale explique le monde tel que nous le connaissons à une échelle plutôt massive. Il décrit l'espace-temps comme un tissu déformé par la comptabilité de masse pour les systèmes orbitaux, les galaxies et la force de gravité. Mais ces lois se décomposent au niveau quantique où une particule subatomique ne peut pas être mesurée en termes de position exacte dans l'espace à un moment donné. Il est également aussi susceptible de reculer dans le temps que d'avancer, et peut même sembler être à deux endroits simultanément. Le monde du petit infinitément est si bizarre, les scientifiques ont inventé le terme "Quantum bizarrerie "pour le décrire.
Le problème pour les physiciens était de trouver une théorie qui unirait le monde que nous connaissons avec le monde quantique. Une explication pour tenir compte des quatre forces connues: la gravité, les forces nucléaires fortes et faibles, et l'électromagnétisme. Les surstrings pourraient être cette réponse.
Grâce aux équations mathématiques, il est devenu évident que la façon dont nous avions précédemment considéré les particules comme des "points" ou "de petites boules" d'énergie était inexacte. Ces minuscules morceaux de matière se comportaient en fait plus comme des cordes vibrant . Les cordes sont si petites que Brian Greene, physicien et partisan, explique que si un seul atome était de la taille de notre système solaire, une chaîne ne serait que la taille d'un arbre. Pourtant, les cordes constituent toute la matière à partir du niveau quantique.
La façon dont les cordes vibrent déterminent les propriétés spécifiques de chaque particule, comparant l'universitéVerset à une symphonie cosmique de superstrings. Mais pour débarrasser la théorie des anomalies mathématiques, six dimensions supplémentaires étaient nécessaires. Les six dimensions supplémentaires forment de minuscules formes 6D recroquevillées à chaque point de notre espace. À l'intérieur de ces formes 6D se trouvent les chaînes de la théorie du superstring. Les six dimensions supplémentaires, plus nos trois, signifiaient qu'il y avait vraiment 9 dimensions. Ajoutez un de plus pour temps , et le total était de 10 dimensions. Aussi surprenant que ce soit, ce n'était pas la fin.
En 1995, différentes théories des superstrings ont présenté une énigme jusqu'à ce que m-théorie les unis. Le seul hic? La théorie M nécessitait mathématiquement une 11e dimension. Cela a présenté une nouvelle image de chaînes par laquelle, étant donné suffisamment d'énergie, une chaîne pourrait s'étirer pour devenir une membrane flottante extrêmement grande, appelée Brane pour faire court. Les branes peuvent avoir des propriétés dimensionnelles différentes et se développer aussi grandes qu'un univers. En fait, selon la théorie, notre univers entier existe sur une brane flottante -- Juste l'un des branes flottants qui soutiennent chacun leur propre univers parallèle. Chaque Brane représente une tranche d'un espace dimensionnel supérieur ou en vrac .
Bien que le modèle standard des années 1970 déjà unis, trois des quatre forces dans une théorie unifiée, la gravité ne pouvait pas être réconciliée avec les trois forces quantiques. Mais une percée dans les superstrings englobait la force insaisissable de la gravité, chuchotant du Saint Graal de la physique. Si une particule hypothétique sans masse responsable de la transmission de la gravité - le Graviton - existe au niveau quantique en tant que chaîne fermée , cela présenterait un lien gravimératif direct à la théorie des superstrings.
La théorie prédit que les chaînes peuvent être ouvertes ou fermées. Des cordes ouvertes ou des cordes qui ressemblent à de petits poils tremblants ont au moins un point de terminaison "attaché" à la membrane comme une voiture de chariot est fixée par un câble supérieur à une ligne électrique. Les cordes peuvent se déplacer à travers la brane mais ne peuvent pas sautere It, expliquant pourquoi nous ne pouvons pas voir physiquement ou tendre hors de notre dimension. Les atomes qui composent notre corps sont composés de chaînes ouvertes qui ont attaché des points d'extrémité à notre membrane 3D. Une autre façon de le voir est de considérer un écran de cinéma. Les gens sur un écran semblent être tridimensionnels, mais ils ne peuvent pas réellement retirer l'écran dans notre monde 3D. Ils sont coincés dans leur monde 2D, tout comme nous sommes coincés dans notre monde 3D et ne pouvons pas atteindre les dimensions voisines. Les scientifiques appellent cela degrés de liberté .
mais le graviton est différent. En tant que chaîne ou boucle fermée sans points de terminaison attachés, il a été théorisé qu'il pourrait échapper à notre brane 3D et s'infiltrer dans d'autres dimensions. Cela expliquerait pourquoi la gravité est plusieurs fois plus faible que les autres forces.
Cependant, que se passe-t-il si les inverses étaient vrais? Et si la gravité sur une brane parallèle est aussi forte que les autres forces, mais elle est plus faible ici car elle ne fait que fuir intO notre dimension? Mathématiquement, la théorie des superstrings a de nouveau fonctionné à merveille et a finalement exprimé une explication plausible de la faiblesse de la gravité tout en l'uniant avec les trois autres forces.
Il ne restait plus qu'un obstacle: la théorie unificatrice devrait également être en mesure d'expliquer le Big Bang. Quatre physiciens voyageant ensemble dans un train abordé ce sujet avec désinvolture. L'un d'eux a posé la question, que se passerait-il si deux Branes entraient en collision? La réponse mathématique plausible se révélait être le Big Bang.
Les détracteurs de la théorie des superstrings indiquent un manque de preuve et la difficulté de le fournir. Est-ce juste une belle construction mathématique? Une philosophie? Ou une véritable explication de notre monde? Aucune autre théorie n'est venue d'unifier mathématiquement les quatre forces, ce qui donne en outre moins une explication pour le Big Bang. Mais prouvant que d'autres dimensions existent - des brunes flottants et des univers parallèles - a été un stickin majeurg point.
Néanmoins, les croyants de la théorie élégante sont impatients de le voir prouvés, et les scientifiques ont depuis découvert qu'il peut y avoir une preuve observable de cordes astronomiques. Ainsi, la théorie des superstrings continue de gagner du terrain. En fin de compte, en cas de succès, de 11 dimensions aux univers parallèles, des galaxies tourbillonnantes à la soupe quantique, les superstrings pourraient vraiment être la théorie de tout .