Струна (физика) - String (physics)
| Теория струн |
|---|
 |
| Фундаментальные объекты |
| Теория возмущений |
|
| Непертурбативные результаты |
| Феноменология |
| Математика |
В физике , строка является физическим лицом постулируется в теории струн и связанных с ним предметов. В отличие от элементарных частиц , которые по определению являются нульмерными или точечными, струны представляют собой одномерные протяженные объекты. Исследователи часто проявляют интерес к теориям струн, потому что теории, в которых фундаментальными объектами являются струны, а не точечные частицы, автоматически обладают многими свойствами, которые некоторые физики ожидают от фундаментальной теории физики. В частности, теория струн, которые развиваются и взаимодействуют в соответствии с правилами квантовой механики , автоматически описывает квантовую гравитацию .
Обзор
В теории струн струны могут быть открытыми (образующие сегмент с двумя концами) или замкнутыми (образующими петлю, подобную кругу) и могут иметь другие особые свойства. До 1995 года существовало пять известных версий теории струн, включающих идею суперсимметрии , которые различались типом струн и другими аспектами. Сегодня считается, что эти разные теории струн возникают как разные предельные случаи единой теории, называемой М-теорией .
В струнных теориях физики элементарных частиц струны очень крошечные; намного меньше, чем можно наблюдать в современных ускорителях частиц. Характерный масштаб длины струн обычно порядка планковской длины , примерно 10 -35 метров, масштаб, в котором эффекты квантовой гравитации, как полагают, становятся значительными. Следовательно, на гораздо больших масштабах, таких как масштабы, видимые в физических лабораториях, такие сущности будут казаться нульмерными точечными частицами. Струны могут колебаться как гармонические осцилляторы , и разные колебательные состояния одной и той же струны могут показаться разным типом частиц. В теориях струн струны, колеблющиеся с разными частотами, составляют множество фундаментальных частиц, обнаруженных в текущей Стандартной модели физики элементарных частиц. Струны также иногда изучаются в ядерной физике, где они используются для моделирования силовых трубок .
Распространяясь в пространстве-времени , струна выметает двумерную поверхность, называемую ее мировым листом . Это аналогично одномерной мировой линии, очерченной точечной частицей. Физика струны описывается с помощью двумерной конформной теории поля, связанной с мировым листом. Формализм двумерной конформной теории поля также имеет множество приложений за пределами теории струн, например, в физике конденсированного состояния и в некоторых частях чистой математики .
Типы струн
Закрытые и открытые струны
Струны могут быть как открытыми, так и закрытыми. Закрытая строка является строкой , которая не имеет конечных точек, и , следовательно, топологически эквивалентно к окружности . С другой стороны, открытая строка имеет две конечные точки и топологически эквивалентна отрезку строки. Не все теории струн содержат открытые струны, но каждая теория должна содержать закрытые струны, поскольку взаимодействие между открытыми струнами всегда может привести к закрытым струнам.
Самая старая теория суперструн , содержащая открытых струн была теория струн типа I . Однако развитие теории струн в 1990-х годах показало, что открытые струны всегда следует рассматривать как оканчивающиеся на новой физической степени свободы, называемой D-бранами , и спектр возможностей для открытых струн значительно увеличился.
Открытые и закрытые струны обычно связаны с характерными колебательными модами. Одна из мод колебаний замкнутой струны может быть идентифицирована как гравитон . В некоторых теориях струн самая низкоэнергетическая вибрация открытой струны - это тахион, который может претерпевать тахионную конденсацию . Другие колебательные моды открытых струн проявляют свойства фотонов и глюонов .
Ориентация
Струны также могут иметь ориентацию , которую можно рассматривать как внутреннюю «стрелку», которая отличает струну от струны с противоположной ориентацией. Напротив, неориентированная струна - это струна, на которой нет такой стрелки.
Смотрите также
использованная литература
- Шварц, Джон (2000). «Введение в теорию суперструн» . Проверено 12 декабря 2005 г.
- "Домашняя страница струнных компаний NOVA"