نظریه ی ابر ریسمان ها

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مقدمه:

در نظریه ی ریسمان به جای اینكه هر ذره را مستقل در نظر بگیریم به صورت رشته ای پیوسته با شكلهای مختلف درنظر میگیریم , مثلا الكترون را می توان مانند یك النگو رشته ای بدانیم كه دو سرش بهم گره خورده و حلقه دایره ای تشكیل داده است. علت بوجود آمدن این نظریه این بود كه گرانش با كوانتوم مشكل دارد. همچنانکه گفته شد در دنیای ما چهار نیروی اصلی بنامهای الكترومغناطیسی، هسته ای قوی، هسته ای ضعیف و گرانشی وجود دارد. سه نیروی اول به ترتیب می توانند با هم در انرژیهای بالا متحد شوند و یك نظریه واحد داشته باشند. یعنی انشعاباتی از یك نظریه ی اصلی باشند. اصطلاحاٌ می گویند این سه نظریه در انرژیهای بالا تقارن دارند و در انرژیهای معمولی دچار شكست خودبخودی تقارن می شوند. اما چهارمین نیروی اصلی یعنی گرانش دو مشكل اساسی دارد. یكی وحدت نیافتن با سه نیروی دیگر و دیگر اینكه اگر ذرات را نقطه ای در نظر بگیریم، سطح مقطع برهم كنش نیروی گرانشی بین دو ذره ی نقطه ای كه بهم نزدیك می شوند طبق نظریه ی كوانتومی بی نهایت بدست می آید. از اینرو ذرات بصورت ریسمانهای یك بعدی در نظر گرفته شدند. مثلا الكترون یا كواركها همگی ریسمانهای بسته و حلقوی با شكلهای مختلفند. در این تصورجدید، دیگر برهم كنش ذرات در زمان و مكان خاص رخ نمی دهد بلكه شما دو حلقه دارید كه در فضا بهم نزدیك می شوند و با عكسبردای تخیلی یك پوسته به شكل شلنگ نمایش داده می شود. مثل اینكه دو شلنگ بهم برخورد كرده باشند و دو شلنگ جدید بوجود آورده باشند. در این نظریه هم وحدت میسر است و هم بینهایتهای گرانش كوانتومی برطرف می شود. اما در واقع یک ریسمان از چه چیزی ساخته شده است؟ یک ریسمان یک مقدار کوچک انرژی است و در اینجا هیچ چیزی کوچکتر از این مقدار انرژی نیست.

چکیده:

ابعاد اضافی: نظریه ی ریسمان ادعا می كند كه دنیای ما ده بعدیست. یعنی نه بعد مكانی و یك بعد زمانی دارد. این برخلاف تجربیات ماست. یعنی ما فكر می كنیم كه در دنیایی با سه بعد مكانی و یك بعد زمانی زندگی می كنیم. به همین دلیل توجیه می كند كه شش بعد اضافی در واقع در دنیای ما وجود دارند ولی فشرده شده اند. فشرده شدن یعنی اینكه مثلا شما یك شلنگ را از فاصله ی دور بصورت یك بعدی می بینید اما از نزدیك بصورت یك استوانه ی دو بعدی. امروزه برخی از نظریه پردازان ریسمانها بحث ابعاد بیشتر، حتی 26 بعد را مطرح کرده اند.

پوسته ها: یک پوسته چیزی است که یک ریسمان روی آن قرار دارد. فرض کنیم یک پوسته یک فضای سه بعدی است(مانند فضای ما). بعد فرض کنیم میدانها روی این پوسته ها هستند. فوتون روی این پوسته هاست و شش بعد دیگر تاریک است. فوتون فقط روی این پوسته ها زندگی می کند. و ما ابعاد اضافی را نخواهیم دید. همچنین گراویتون در همه ی فضا وجود دارد. کنش ذرات با گراویتون در نه بعد انجام می شود. اثر گراویتون در این ابعاد اضافی آنقدر کوچک است که ما فقط آثار گرانش را مشاهده می کنیم.

M-Theory: نظریه های مختلفی تحت عنوان نظریه ریسمانها ارائه می شود که توضیحات متفاوتی از یک پدیده فیزیکی می دهند. در حقیقت پنج نوع نظریه ریسمانها وجود دارد:

Type I, Type IIA, Type IIB, Heterolic E8, Heterolic SO32

دو نوع E8, SO32 مخلوط نوع دو و نظریه ریسمان بوزونیک هستند.
در نظریه ریسمانها نگرش به ذرت شبیه سیمهای گیتار است که تحت کشش های مختلف، نتهای متفاوتی را تولید می کنند.

ریسمان چیست؟

رشته سیمهای گیتار را تصور کنید که با کشیده شدن در طول گیتار کوک شدهاند؛ بسته به آنکه سیمها چقدر کشیده شوند و تحت فشار قرار گیرند، نتهای موسیقی مختلفی بوسیله آنها ایجاد میشود. میتوانیم این نتهای موسیقی را حالتهای برانگیخته سیمهای گیتار تحت کشش بنامیم. به طور مشابه در تئوری ریسمان ذرات بنیادین که در شتابدهندهها مشاهده میشوند را میتوانیم نتهای موسیقی و یا همان حالتهای برانگیخته فرض کنیم.

در تئوری ریسمان همانند نواختن گیتار، ریسمانها باید تحت کشش قرار بگیرند تا برانگیخته شوند

کشش ریسمان
اگرچه ریسمانها در تئوری ریسمان در فضا-زمان شناور هستند و مانند گیتار مقید نیستند ولیکن با این حال آنها کشش دارند، کشش ریسمان در تئوری ریسمان با کمیت
a"متناسب با مربع طول ریسمان

اگر تئوری ریسمان تئوری گرانش کوانتوم باشد، پس متوسط اندازه ریسمان باید چیزی نزدیک به مقیاس طول گرانش کوانتوم باشد که طول پلانک نامیده میشود و حدود ده بتوان منهای سی و سه سانتیمتر میباشد. متاسفانه این بدان معناست که ریسمانها به حدی برای دیدن با تکنولوژی فعلی فیزیک ذرات کوچک هستند که فیزیکدانان مجبور به ابداع روشهای جدیدی برای آزمایش تئوری شدند.

ابر تقارن

تئوری در ابتدا فقط برای بوزونها بود، به منظور اینکه فرمیونها هم وارد تئوری ریسمان شوند باید یک نوع بخصوص از تقارن به نام ابرتقارن وجود میداشت که به واسطه آن برای هر بوزون، یک فرمیون متناظر وجود داشته باشد. پس ابرتقارن، ذرات حامل نیرو و ذراتی که ماده را میسازند به هم مربوط میکند.
نتایج ابرتقارن در آزمایشات ذرات مشاهده نشدهاند اما نظریه پردازان معتقد هستند که ذرات ابرتقارن بزرگتر و سنگینتر از آن هستند که در شتابدهندههای فعلی بتوان آنها را مشاهده کرد. ایجاد شتابدهندههای قویتر انرژی بالا در دهه آینده میتواند شواهد لازم برای ابرتقارن در اختیار ما قرار دهند.

بهنجارش

مهم نبود که هر کس چقدر تلاش میکرد، به نظر میرسید گرانش به هیچ وجه به نظریهای قابل بهنجارش تبدیل نمیشود؛ یک مشکل بزرگ این بود که امواج گرانش کلاسیک که فرض میشد ذره حامل آن گراویتون است، دارای اسپین 2 بودند و برای اسپین دو عبارت 4j-8+D مساوی D می شد و برای D=4 انتگرال بینهایت می شد. و این برای فیزیکدانان غیرقابل هضم بود و سالها تلاش آنها در راه رسیدن به گرانش کوانتوم ناکام ماند. در اینجا بود که تئوری ریسمان وارد شد تا این خلا را پر کند.
تئوری ریسمان در اصل برای توصیف روابط میان جرم و اسپین هادرونها پیشنهاد شده بود. در تئوری ریسمان، ذرات از برآشفتگی ریسمانهای بسیار ریزی بوجود میآمدند ؛ یک ذره که از این برآشفتگیها بر میخواست، ذرهای بود با جرم صفر و دو واحد اسپین.
موفقیتی که تئوری ریسمان داشت این بود که در مدل دیاگرامهای فاینمن، دیاگرامها به سطوح صاف دو بعدی تبدیل میشدند و انتگرالهای روی سطح دیگر مشکل فاصله صفر را نداشتند

دیاگرام تئوری ذرهای

دیاگرام تئوری ریسمان
تئوری ریسمان و تئوری گرانش کوانتوم

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 348]