De basis van snaartheorie

Snaartheorie is een wiskundige theorie die bepaalde fenomenen probeert te verklaren die momenteel niet verklaarbaar is onder het standaardmodel van de kwantumfysica.

De basis van snaartheorie

In de kern gebruikt snaartheorie een model van eendimensionale snaren in plaats van de deeltjes van de kwantumfysica. Deze tekenreeksen, de grootte van de Plank lengte (10^-35 m), trillen op specifieke resonantiefrequenties. Sommige recente versies van snaartheorie hebben voorspeld dat de snaren een langere lengte kunnen hebben, tot bijna een millimeter groot, wat zou betekenen dat ze in het rijk zijn dat experimenten ze kunnen detecteren. De formules die voortvloeien uit de snaartheorie voorspellen meer dan vier dimensies (10 of 11 in de meest voorkomende varianten, hoewel een versie 26 dimensies vereist), maar de extra dimensies zijn "opgerold" binnen de Planck-lengte.

Naast de tekenreeksen bevat de snaartheorie een ander type fundamenteel object dat een brane wordt genoemd, dat veel meer dimensies kan hebben. In sommige 'braneworld-scenario's' zit ons universum eigenlijk 'vast' in een driedimensionale brane (een 3-brane genoemd).

Snaartheorie werd in eerste instantie ontwikkeld in de jaren 1970 in een poging om enkele inconsistenties met het energiegedrag van hadronen en andere fundamentele fysische deeltjes te verklaren.

Zoals met veel van de kwantumfysica, kan de wiskunde die van toepassing zijn op de snaartheorie niet uniek worden opgelost. Natuurkundigen moeten perturbatietheorie toepassen om een ​​reeks benaderde oplossingen te verkrijgen. Dergelijke oplossingen omvatten natuurlijk veronderstellingen die al dan niet waar kunnen zijn.

De drijvende hoop achter dit werk is dat het zal resulteren in een 'theorie van alles', inclusief een oplossing voor het probleem van kwantumzwaartekracht, en om kwantumfysica te verzoenen met algemene relativiteit, waardoor de fundamentele krachten van de fysica worden verzoend.

Varianten van snaartheorie

De oorspronkelijke snaartheorie concentreerde zich alleen op bosondeeltjes.

Superstring-theorie (afkorting voor "supersymmetrische snaartheorie") bevat bosonen met een ander deeltje, fermionen, evenals supersymmetrie om de zwaartekracht te modelleren. Er zijn vijf onafhankelijke superstring-theorieën:

• Type 1
• Type IIA
• Type IIB
• Type HO
• Type HE

M-theorie: Een superstringtheorie, voorgesteld in 1995, die probeert de modellen Type I, Type IIA, Type IIB, Type HO en Type HE te consolideren als varianten van hetzelfde fundamentele fysieke model.

Een gevolg van het onderzoek in de snaartheorie is het besef dat er een enorm aantal mogelijke theorieën kunnen worden geconstrueerd, waardoor sommigen zich afvragen of deze benadering ooit de 'theorie van alles' zal ontwikkelen waar veel onderzoekers oorspronkelijk op hoopten. In plaats daarvan hebben veel onderzoekers het standpunt ingenomen dat ze een enorm landschap van snaartheorie beschrijven van mogelijke theoretische structuren, waarvan vele ons universum niet echt beschrijven.

Onderzoek naar snaartheorie

Op dit moment heeft de snaartheorie geen succesvolle voorspelling gedaan die niet ook via een alternatieve theorie wordt verklaard. Het is noch specifiek bewezen, noch vervalst, hoewel het wiskundige kenmerken heeft die veel natuurkundigen aanspreken.

Een aantal voorgestelde experimenten zou de mogelijkheid kunnen hebben om "string-effecten" weer te geven. De energie die nodig is voor veel van dergelijke experimenten is momenteel niet verkrijgbaar, hoewel sommige in de nabije toekomst mogelijk zijn, zoals mogelijke waarnemingen vanuit zwarte gaten.

Alleen de tijd zal leren of snaartheorie een dominante plaats in de wetenschap zal kunnen innemen, voorbij het inspireren van de harten en geesten van veel natuurkundigen.