رای اینکه نظریه ی ریسمان بوزونی بتواند در جهان واقعی کاربرد داشته باشد،باید هر دو نوع ذره را شامل شود در صورتی که در رابطه ی اولیه ی نظریه ی ریسمان بوزونی اینگونه نبود. تنها ذرات مجاز،در اولین مدل نظریه ی ریسمان،بوزون ها بودند. به همین دلیل این نظریه بین فیزیکدانان به نظریه ی ریسمان بوزونی معروف شد...

به ادامه مطالب مراجعه فرمایید.

http://sellresearch.test.com

ابرتقارن به کمک می آید: نظریه ی ابر ریسمان

به رغم شکست نظریه ی ریسمان بوزونی، برخی فیزیکدانهای شجاع به کارشان ادامه دادند. با ظهور ابرتقارن در سال ۱۹۷۱، که اجازه ی وجود همزمان بوزون ها و فرمیون ها را می داد،نظریه پردازان ریسمان توانستند نظریه ی ریسمان ابرمتقارن یا به اختصار،نظریه ی ابرریسمان را ایجاد کنند. این نظریه مسائل ویرانگر نظریه ی ریسمان بوزونی را حل کرد. این کار، امکانات کاملا جدیدی را به روی نظریه ی ریسمان می گشود.

تقارن ها در سراسر فیزیک وجود دارند. اصولا تقارن در فیزیک، شرایطی است که دو مشخصه از سیستم را بتوان با هم عوض کرد و نتیجه هیچ تغییری نکند. مفهوم تقارن را پیر راموند، در سال ۱۹۷۰ پیگیری کرد و در سال ۱۹۷۱ جان شوارتس و آندره نوو با پیگیری آن در کارشان به نظریه پردازان ریسمان امید بخشیدند. آنها با استفاده از دو روش متفاوت،نشان دادند که نظریه ی ریسمان بوزونی را می توان طوری تعمیم داد که اسپین های غیر صحیح را شامل شود. این اسپین ها نه تنها غیر صحیح، بلکه دقیقا نیمه صحیح بودند که مشخصه ی فرمیون هاست. ابرتقارن را می توان اینگونه خلاصه کرد:

– هر بوزون به فرمیون خودش مربوط است.
– هر فرمیون به بوزون خودش مربوط است.

بر طبق ابرتقارن، بوزون ها و فرمیون هایی که به هم مربوطند، ابرشریک نامیده می شوند. ابر شریک یک ذره ی استاندارد، اس ذره نام دارد. از آنجا که هیچکدام از ذرات موجود، ابرشریک نیستند،این بدان معناست که اگر ابرتقارن درست باشد، دو برابر تعداد ذراتی که فعلا می شناسیم، ذره وجود دارد. هر ذره ی استانداردی باید یک اس ذره داشته باشد که تا به حال در آزمایشگاه دیده نشده است. کشف اس ذره ها بخشی از مدارک مهمی است که برخورد دهنده ی بزرگ هادرونی به دنبال آن خواهد بود. ابر شریک فرمیون ها، با گذاشتن اس قبل از اسم ذره ی استاندارد، نامیده می شوند. بنابراین ابر شریک الکترون، سلکترون و ابر شریک کوارک،اس کوارک است. ابر شریک بوزون به اینو ختم می شود، پس ابر شریک فوتون، فوتینو و گراویتون، گراویتینو است.

بعضی مشکلات حل شد، اما مشکل ابعاد باقی ماند

وارد کردن ابرتقارن به نظریه ی ریسمان،به حل بعضی از مسائل مهم نظریه ی ریسمان بوزونی کمک کرد.حالا فرمیون ها،که بزرگترین مسئله بودند، در نظریه وجود داشتند. تاکیون ها از نظریه ی ابرریسمان حذف شده بودند. ذرات بدون جرم هنوز هم در آن نظریه بودند، اما موضوع مهمی نبود،حتی ابعاد هم بهتر شده بود و از ۲۶ بعد فضا-زمانی، فقط ۱۰ بعد باقی مانده بود.

راه حل ابرتقارن زیبا بود. بوزون ها: فوتون، گراویتون، بوزون هایw,z- واحدهای نیرو هستند. فرمیون ها: الکترون، کوارک ها، نوترینوها، واحدهای ماده هستند. ابرتقارن، تقارن جدیدی را بین ماده و نیروها ایجاد کرد. با اینکه مشکل بعد بهتر از قبل شده بود، اما همچنان وجود داشت.به جای ۲۵ بعد مکانی، نظریه ی ابرریسمان فقط در ۹ بعد مکانی سازگار میشد(به اضافه ی یک بعد زمان که روی هم رفته ۱۰ بعد می شود.) بسیاری از نظریه پردازان ریسمان آن روز، عقیده داشتند که این ابعاد هنوز برای کار کردن خیلی زیاد است و نظریه را برای رفتن به مسیرهای تحقیقاتی دیگر ترک کردند.

گراویتون در نظریه ی ریسمان پنهان است

گراویتون ذره ای است که طبق پیش بینی های نظریه ی میدان واحد، واسطه ی نیروی گرانش خواهد بود. در یک مفهوم حقیقی، گراویتون در واقع همان نیروی گرانش است. از یافته های مهم نظریه ی ریسمان این بود که نه تنها گراویتون در نظریه موجود است، بلکه حضور آن به عنوان یکی از ذرات بدون جرمی که پیش تر گفته شد، ضروری است.

در سال ۱۹۷۴ جوئل شرک و جان شوارتس نشان دادند که ذره ی اسپین۲ بدون جرم در نظریه ی ابرریسمان، می تواند گراویتون باشد. این ذره با ریسمان بسته که یک حلقه تشکیل می دهد نمایش داده می شود، برخلاف ریسمان باز که دوسر آن باز است. از دیدگاه نظری، این بسیار مبهوت کننده بود. به جای اینکه سعی کنیم گرانش را به زور در این نظریه جای دهیم، گراویتون به طور طبیعی از آن به دست آمد. اگر نظریه ی ابرریسمان، قانون بنیادی طبیعت می بود، طوری وجود گرانش را الزام می کرد که تابحال هیچ نظریه ی پیشنهادی دیگری نکرده بود!

نظریه ی همه چیز: اولین انقلاب ابر ریسمان

سال ۱۹۸۴ را خیلی ها شروع اولین انقلاب ابرریسمان می دانند. یافته ی اصلی ای که جرقه ی این انقلاب را زد، اثبات این موضوع بود که نظریه ی ریسمان برخلاف بسیاری از نظریه های گرانش کوانتومی، مثل ابرگرانش که در خلال دهه ی۱۹۷۰ بررسی شد، ناهنجاری ندارد. نزدیک به یک دهه بود که جان شوارتس روی نشان دادن این که نظریه ی ابرریسمان می تواند نظریه ی گرانش کوانتومی باشد کار میکرد. یار دیرین او، جوئل شرک، در ۱۹۸۰ از دنیا رفته بود که ضایعه ی بزرگی به شمار می رفت. در سال ۱۹۸۳ شوارتس با مایکل گرین همکاری می کرد، از معدود کسانی که در آن زمان برای کار کردن روی نظریه ی ریسمان متقاعد شده بود. اغلب دو مشکل بزرگ در نظریه های گرانشی کوانتومی ظاهر می شد: ناهنجاری و بی نهایتها که هیچکدام نشانه ی خوبی برای یک نظریه ی علمی نیست.

• بی نهایتها وقتی اتفاق می افتند که مقادیری مانند انرژی، احتمال یا انحنا به سرعت شروع به بزرگ شدن تا مقدار بی نهایت کنند.
• ناهنجاری ها مواردی که ممکن است فرایند های مکانیک کوانتومی به نقض تقارنی منجر شود که قرار بوده وجود داشته باشد.

اما نظریه ی ابرریسمان واقعا برای دوری از بی نهایت ها خوب بود. نظریه ی ریسمان، آن طور که گرین و شوارتس در سال ۱۹۸۴به ثابت رساندند، بدون ناهنجاری ها می باشد. آنها نشان دادند که نسخه های مشخص ۱۰ بعدی از نظریه ی ابرریسمان دقیقا قیدهایی دارد که همه ی ناهنجاری ها را خنثی می کند.این موضوع کل چشم انداز فیزیک نظری را عوض کرد. برای یک دهه، نظریه ی ابرریسمان نادیده گرفته شده بود،در حالی که هر روش دیگری برای خلق یک نظریه ی گرانش کوانتومی به خاطر بی نهایت ها و ناهنجاری ها شکست خورده بود. حالا این نظریه ی طرد شده-بدون ناهنجاری و کاملا محدود،مانند ققنوسی ریاضی از میان آن خاکستر سر برآورده بود.

نظریه پردازان ریسمان کم کم به این فکر افتادند که نظریه ی ابرریسمان این قابلیت را دارد که همه ی نیروهای طبیعت را در قالب مجموعه ای ساده از قوانین فیزیکی متحد کند. مدلی زیبا که در آن همه چیز از انرژی های مختلف ریسمان های مرتعش ساخته شده بود. این همان ایده ای بود که از چنگ اینشتین گریخته بود: نظریه ای بنیادی از کل قوانین طبیعت که همه ی پدیده های مشاهده شده را توضیح می داد.

ادامه دارد »»»

نویسنده: محمد پرگلی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: نظریه ی ریسمان نوشته ی اندرو زیمرمن جونز، دنیل رابینز، مترجم: مریم ذوقی

نظرات خود را با ما در میان بگذارید.