Op het gebied van deeltjesfysica brengt de snaartheorie de kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein samen.
Ga naar sectie
- Wat is snaartheorie?
- De 5 centrale ideeën van de snaartheorie
- Een korte geschiedenis van de snaartheorie
- Kom meer te weten
- Meer informatie over de MasterClass van Neil deGrasse Tyson
De beroemde astrofysicus Neil deGrasse Tyson leert je objectieve waarheden te vinden en deelt zijn tools om te communiceren wat je ontdekt.
kan ik cakemeel vervangen door broodmeel?Kom meer te weten
Wat is snaartheorie?
De snaartheorie biedt een theoretisch kader waarin alle deeltjes, van fotonen tot quarks, eendimensionale strings zijn in tegenstelling tot nuldimensionale punten. Als er een versie van de snaartheorie zou worden gevonden die in alle contexten standhoudt, zou het dienen als een enkel wiskundig model om de aard van het universum te beschrijven - een theorie van alles die het standaardmodel van de natuurkunde zou vervangen, dat de zwaartekracht niet verklaart.
De 5 centrale ideeën van de snaartheorie
Het begrijpen van de ins en outs van de snaartheorie vereist uitgebreide studie, maar als u vertrouwd raakt met de belangrijkste elementen van de snaartheorie, krijgt u een basisbegrip van de kernconcepten.
hoe word je een beroemd model
- Snaren en branen : Snaren zijn eendimensionale filamenten die in twee vormen voorkomen: open snaren en gesloten snaren. Een open snaar heeft uiteinden die niet aansluiten, terwijl een gesloten snaar een gesloten lus vormt. Branen (afgeleid van het woord 'membraan') zijn plaatachtige voorwerpen waaraan aan beide uiteinden touwtjes kunnen worden vastgemaakt. Branen kunnen door de ruimtetijd bewegen volgens de regels van de kwantummechanica.
- Extra ruimtelijke dimensies : Natuurkundigen accepteren dat ons universum drie ruimtelijke dimensies bevat, maar snaartheoretici pleiten voor een model dat extra dimensies van de ruimte beschrijft. In de snaartheorie blijven ten minste zes extra dimensies onopgemerkt omdat ze stevig zijn samengeperst tot een complexe gevouwen vorm die een Calabi-Yau-spruitstuk wordt genoemd.
- Kwantumzwaartekracht : De snaartheorie is een theorie van kwantumzwaartekracht omdat ze de kwantumfysica probeert samen te voegen met de algemene relativiteitstheorie. De kwantumfysica bestudeert de kleinste objecten in het universum, zoals atomen en subatomaire deeltjes, terwijl de algemene relativiteitstheorie zich doorgaans richt op grotere objecten in het universum.
- Supersymmetrie : Supersymmetrie, ook bekend als supersnaartheorie, beschrijft de relatie tussen twee soorten deeltjes, bosonen en fermionen. In de supersymmetrie-snaartheorie heeft een boson (of krachtdeeltje) altijd een tegenhanger fermion (of materiedeeltje), en vice versa. Het concept van supersymmetrie is nog steeds theoretisch, omdat wetenschappers nog geen van deze deeltjes hebben gezien. Sommige natuurkundigen speculeren dat dit komt omdat er ongelooflijk hoge energieniveaus nodig zijn om bosonen en fermionen te genereren. Deze deeltjes hebben misschien vóór de oerknal in het vroege heelal bestaan, maar werden toen afgebroken tot de lagere energiedeeltjes die we tegenwoordig zien. De Large Hadron Collider ('s werelds meest energierijke deeltjesversneller) kan op een gegeven moment genoeg energie genereren om deze theorie te ondersteunen, hoewel het tot nu toe geen bewijs van supersymmetrie heeft opgeleverd.
- verenigde krachten : Snaartheoretici geloven dat ze interagerende snaren kunnen gebruiken om uit te leggen hoe de vier fundamentele natuurkrachten - de zwaartekracht, elektromagnetische kracht, sterke kernkracht en zwakke kernkracht - een verenigde theorie van alles creëren.
Een korte geschiedenis van de snaartheorie
De volgende tijdlijn markeert belangrijke prestaties op het gebied van snaartheorie.
- 1968 : Gabriele Veneziano, een Italiaanse theoretisch fysicus die werkt bij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN), gebruikte gegevens die zijn verzameld van verschillende deeltjesversnellers om de grondslagen van de snaartheorie te formuleren. Hij construeerde het dual-resonance-model nadat hij zich realiseerde dat hij de 200 jaar oude Euler-bètafunctie-formule kon gebruiken om de fysieke kenmerken van sterk interagerende deeltjes te verklaren.
- 1970 : De naam 'snaartheorie' is bedacht toen drie natuurkundigen - Leonard Susskind, Holger Nielsen en Yoichiro Nambu - die het model van Veneziano gebruikten om te suggereren dat het universum bestaat uit minuscule trillende snaren.
- 1971 : Professor in de theoretische natuurkunde Pierre Ramond zette de ontwikkeling van de supersnaartheorie in gang door het concept van supersymmetrie te formuleren.
- 1974 : De Japanse natuurkundige Tamiaki Yoneya ontdekte dat de snaartheorie een deeltje bevat met de eigenschappen van een graviton - een kwantumdeeltje dat zwaartekracht draagt - en realiseerde zich dat aspecten van de snaartheorie ook een theorie van de zwaartekracht kunnen zijn.
- 1984 : De Engelse natuurkundige Michael Green en de Amerikaanse natuurkundige John Schwarz ontdekten de anomalie-annulering in de snaartheorie van type I, die bekend werd als het Green-Schwarz-mechanisme. Dit evenement verbond snaartheorie-ideeën verder met supersymmetrie en lanceerde de eerste supersnaarrevolutie.
- 1985 : Het 'Princeton String Quartet' - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec en Ryan Rohm - ontdekte heterotische snaarinstrumenten, gesloten snaren die hybriden zijn van een supersnaar en een bosonische snaar.
- negentienvijfennegentig : Edward Witten, een theoretisch natuurkundige aan het Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, suggereerde dat de vijf verschillende geaccepteerde versies van de snaartheorie eigenlijk geen afzonderlijke theorieën zijn. Witten stelde voor dat het slechts variërende grenzen zijn van één enkele theorie die Witten de M-theorie noemde. Het idee van de M-theorie lanceerde de tweede supersnaarrevolutie.
Masterclass
Voorgesteld voor jou
Online lessen gegeven door 's werelds grootste geesten. Breid uw kennis uit in deze categorieën.
Neil de Grasse TysonLeert wetenschappelijk denken en communiceren
hoe vind je je zon, maan en opkomend teken?Meer informatie Dr. Jane Goodall
Leert Conservering
Meer informatie Chris Hadfield
Leert ruimteverkenning
Meer informatie Matthew WalkerLeert de wetenschap van beter slapen
Kom meer te wetenKom meer te weten
Pak de MasterClass Jaarlidmaatschap voor exclusieve toegang tot videolessen die worden gegeven door zakelijke en wetenschappelijke beroemdheden, waaronder Neil deGrasse Tyson, Chris Hadfield, Jane Goodall en meer.
