Неделя, Юни 10, 2007

Теория на струните ІІ

Струните в теорията на струните могат да бъдат изследвани само теоретично с математически модели. Физиците ги "дърпат" и установяват каква е тяхната коравина и чрез подобни изчисления е доказано, че струната, отговаряща на гравитона, при трептенето си има мега-колосално напрежение със стойност 10^39 тона (т. нар. планково напрежение). Изводът е, че фундаменталните струни са изключително корави!

От този факт произлизат няколко заключения:

1. Размерите на струната трябва да са много малки
от порядъка на планковата дължина

2. Енергията на струната трябва да е много висока
колкото по-корава е тя, толкова повече енергия е нужна да се разтрепти

Енергията на струната зависи от две неща:
  • начина на трептене (по-буйно трептене значи по-висока енергия)
  • напрежението на струната (по-напрегната струна значи повече енергия)
Съгласно квантовата механика всяка струна има дискретна стойност на енергията (някакво цяло число по някаква минимална енергия). Тази минимална енергия е пропорционална на напрежението и на броя върхове и падове на трептенето, а цялото число е пропорционално на амплитудата на трептенето.

След като мин. енергия е пропорционална на напрежението, а то е огромно, то тя също е огромна (за мащабите на елементарните частици). От тази планкова енергия и формулата на Айнщайн E = mc² се получава каква маса съответства на струната — планкова маса (10^19 пъти по-голяма от тази на протона). Възниква въпрос:

Ако "естествената" енергийна скáла е 10 милиарда милиарда пъти по-голяма от тази на протона, как е възможно да има значително по-леки частици като електрони, фотони, кварки?

Решението на този привиден парадокс се крие пак в квантовата механика. От принципа на неопределеността знаем, че нищо никога не е в пълен покой, включително струните. През 70-те години на миналия век е доказано, че трептенията могат взаимно да се неутрализират. Енергията на струните се оказва намалена, което отговаря на действителността. За някои частици неутрализирането е пълно, което води до нулева маса (неутриното). Леките частици обаче са по-скоро изключения. Много по-типични са тежките частици (високо-енергийните трептения).

3. Струните могат да трептят по безкраен брой начини
"видовете" частици трябва да са безкраен брой

За да бъде доказано това е нужен ускорител на частици милиарди пъти по-мощен от сегашните. Има и друг начин обаче. При раждането на вселената енергиите са били достатъчно високи, за да се образуват много тежки частици. Животът им е много кратък и те бързо се разпадат на по-леки, но не е изключено някъде из дълбините на космоса все още да има останали тежки частици. Тяхното евентуално откритие ще е монументално събитие в света на физиката.

0 бр. коментари: