O que são supercordas?

Superstrings, ou teoria da superestring, é um campo emocionante da física às vezes chamado de teoria de tudo . Pensa -se que muitos são a explicação unificadora e ilusória que Einstein procurou que pudesse explicar todas as forças conhecidas do universo.

A relatividade geral explica o mundo como a conhecemos em uma escala bastante enorme. Ele descreve o espaço -tempo como um tecido deformado por contabilidade em massa para sistemas orbitais, galáxias e a força da gravidade. Mas essas leis quebram no nível quântico, onde uma partícula subatômica não pode ser medida em termos de sua posição exata no espaço em um determinado momento. Também é tão provável que se mova para trás no tempo, que é avançar, e pode parecer estar em dois lugares simultaneamente. O mundo dos infinitesimalmente pequenos é tão bizarro que os cientistas cunham o termo "quantuM estranheza "descrevê -lo.

Através de equações matemáticas, tornou -se óbvio que a maneira como pensávamos anteriormente de partículas como "pontos" ou "pequenas bolas" de energia era imprecisa. Esses pequenos pedaços de matéria realmente se comportaram mais como sequitando strings . As cordas são tão pequenas que Brian Greene, um físico e proponente, explica que, se um único átomo fosse do tamanho do nosso sistema solar, uma corda seria apenas do tamanho de uma árvore. No entanto, as strings compõem tudo o que importa no nível quântico.

A maneira como as cordas vibram determinam as propriedades específicas de cada partícula, comparando a uniVerso para uma sinfonia cósmica de supercrição. Mas para livrar a teoria das anomalias matemáticas, foram necessárias seis dimensões extras. As seis dimensões extras formam pequenas formas 6-D em todos os pontos do nosso espaço. Dentro dessas formas 6-D estão as cordas da teoria da supercordas. As seis dimensões extras, além de nossos três, significavam realmente 9 dimensões. Adicione mais um para tempo e o total foi de 10 dimensões. Por mais surpreendente que fosse, não foi o fim.

Em 1995, diferentes teorias de superestramentos apresentaram um enigma até que a M-teoria as uniu. O único problema? Matematicamente exigiu a 11ª dimensão. Isso apresentou uma nova imagem de cordas, pela qual, dada energia suficiente, uma corda pode se esticar para se tornar uma membrana flutuante extremamente grande, chamada Brane para abreviar. Branes podem ter propriedades dimensionais diferentes e crescer tão grandes quanto um universo. De fato, de acordo com a teoria, todo o nosso universo existe em um brane flutuante -- Apenas um dos vários branes flutuantes que suportam seu próprio universo paralelo. Cada brane representa uma fatia de um espaço dimensional superior ou a granel .

Embora o modelo padrão da década de 1970 já uniu três das quatro forças em uma teoria unificada, a gravidade não pôde ser reconciliada com as três forças quânticas. Mas um avanço na supercordas abrangeu a força indescritível da gravidade, sussurrando o Santo Graal da física. Se uma partícula hipotética sem massa responsável pela transmissão da gravidade - o graviton - existe no nível quântico como uma corda fechada , isso apresentaria um link gravitacional direto à teoria da superestrings.

A teoria prevê que as cordas podem ser abertas ou fechadas. As cordas abertas, ou cordas que se assemelham a pequenos pêlos, têm pelo menos um ponto de extremidade "anexado" à membrana como um carrinho de carrinho está preso por um cabo superior a uma linha elétrica. Strings podem se mover através do brane, mas não pode irE, explicando por que não podemos ver fisicamente ou sair de nossa dimensão. Os átomos que compõem nossos corpos são compostos de cordas abertas que anexaram pontos de extremidade à nossa membrana 3D. Outra maneira de ver é considerar uma tela de filme. As pessoas em uma tela parecem tridimensionais, mas elas não podem chegar fora da tela em nosso mundo 3-D. Eles estão presos em seu mundo 2-D, assim como estamos presos em nosso mundo 3D e não podemos alcançar as dimensões vizinhas. Os cientistas se referem a isso como graus de liberdade .

Mas o graviton é diferente. Como uma corda ou loop fechado sem pontos de extremidade anexados, foi teorizado que ela pudesse escapar do nosso brane 3D e penetrar em outras dimensões. Isso explicaria por que a gravidade é muitas vezes mais fraca que as outras forças.

No entanto, e se o inverso fosse verdadeiro? E se a gravidade em um brane paralelo for tão forte quanto as outras forças, mas for mais fraco aqui porque está apenas vazando intO nossa dimensão? Matematicamente, a teoria das superestramentos funcionou novamente lindamente e finalmente apresentou uma explicação plausível para a fraqueza da gravidade, unindo -a com as outras três forças.

Houve apenas um obstáculo: a teoria unificadora também deve ser capaz de explicar o Big Bang. Quatro físicos viajando juntos em um trem abordaram casualmente esse assunto. Um deles apresentou a pergunta: O que aconteceria se dois Branes colidissem? A resposta matemática plausível acabou sendo o Big Bang.

Os detratores da teoria das superestramentos apontam para a falta de prova e a dificuldade em fornecê -la. É apenas uma bela construção matemática? Uma filosofia? Ou uma verdadeira explicação do nosso mundo? Nenhuma outra teoria chegou perto de unificar matematicamente todas as quatro forças, muito menos adicionalmente fornecendo uma explicação para o Big Bang. Mas provando que outras dimensões existem - Branes flutuantes e universos paralelos - tem sido um grande sticking ponto.

No entanto, os crentes da teoria elegante estão ansiosos para vê -la comprovada, e os cientistas descobriram que pode haver prova observável de cordas astronomicamente grandes. Assim, a teoria da superestrina continua a ganhar terreno. No final, se for bem -sucedido, de 11 dimensões a universos paralelos, desde as galáxias em turbilhão até a sopa quântica, as superestas podem ser realmente a teoria de tudo .