Ciąg (fizyka) - String (physics)

W fizyce , o ciąg jest fizyczna jednostka postulowane w teorii strun i pokrewnych przedmiotów. W przeciwieństwie do cząstek elementarnych , które z definicji są zerowymiarowe lub punktowe, struny są jednowymiarowymi rozszerzonymi jednostkami. Badacze często interesują się teoriami strun, ponieważ teorie, w których podstawowymi bytami są struny, a nie cząstki punktowe, automatycznie mają wiele właściwości, które niektórzy fizycy spodziewają się zachować w fundamentalnej teorii fizyki. Przede wszystkim teoria strun, które ewoluują i oddziałują zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej , automatycznie opisze grawitację kwantową .

Przegląd

W teorii strun struny mogą być otwarte (tworząc odcinek z dwoma końcami) lub zamknięte (tworząc pętlę jak koło) i mogą mieć inne specjalne właściwości. Przed 1995 r. istniało pięć znanych wersji teorii strun zawierających ideę supersymetrii , różniących się rodzajem strun i innymi aspektami. Obecnie uważa się, że te różne teorie strun powstają jako różne ograniczające przypadki jednej teorii zwanej M-teorią .

W teorii strun fizyki cząstek elementarnych struny są bardzo małe; znacznie mniejsze niż te, które można zaobserwować w dzisiejszych akceleratorach cząstek. Charakterystyczna skala długości strun jest zwykle rzędu długości Plancka , około ^10–35 metrów, przy czym uważa się, że efekty grawitacji kwantowej stają się znaczące. Dlatego w znacznie większych skalach długości, takich jak skale widoczne w laboratoriach fizycznych, takie byty wydają się być zerowymiarowymi cząstkami punktowymi. Struny mogą wibrować jak oscylatory harmoniczne , a różne stany wibracyjne tej samej struny wydają się być innym rodzajem cząstki. W teorii strun struny wibrujące z różnymi częstotliwościami stanowią wiele podstawowych cząstek występujących w aktualnym Modelu Standardowym fizyki cząstek elementarnych. Struny są również czasami badane w fizyce jądrowej, gdzie są wykorzystywane do modelowania rur strumieniowych .

Gdy struna rozchodzi się w czasoprzestrzeni , wymiata dwuwymiarową powierzchnię zwaną arkuszem świata . Jest to analogiczne do jednowymiarowej linii świata wyznaczonej przez cząstkę punktową. Fizykę struny opisuje dwuwymiarowa konforemna teoria pola związana z arkuszem świata. Formalizm dwuwymiarowej konforemnej teorii pola ma również wiele zastosowań poza teorią strun, na przykład w fizyce materii skondensowanej i częściach czystej matematyki .

Rodzaje strun

Zamknięte i otwarte struny

Struny mogą być otwarte lub zamknięte. Zamknięty ciąg jest ciągiem znaków, który nie ma punktów końcowych, a zatem jest topologicznie równoważne do kręgu . Z drugiej strony otwarty ciąg ma dwa punkty końcowe i jest topologicznie równoważny interwałowi linii. Nie wszystkie teorie strun zawierają struny otwarte, ale każda teoria musi zawierać struny zamknięte, ponieważ interakcje między strunami otwartymi mogą zawsze skutkować powstaniem strun zamkniętych.

Najstarsza teoria superstrun zawierający strun była teoria strun typu I . Jednak rozwój teorii strun w latach 90. pokazał, że otwarte struny należy zawsze uważać za kończące się nowym fizycznym stopniem swobody zwanym D-branami , a spektrum możliwości dla otwartych strun znacznie się zwiększyło.

Struny otwarte i zamknięte są na ogół związane z charakterystycznymi modami wibracyjnymi. Jednym z trybów drgań zamkniętej struny jest grawiton . W niektórych teoriach strun drgania o najniższej energii w otwartej strunie jest tachionem i może podlegać kondensacji tachionu . Inne mody oscylacyjne otwartych strun wykazują właściwości fotonów i gluonów .

Orientacja

Struny mogą również posiadać orientację , którą można traktować jako wewnętrzną „strzałkę”, która odróżnia ciąg od tego o przeciwnej orientacji. Natomiast struna niezorientowana to taka, na której nie ma takiej strzałki.

Zobacz też

Bibliografia

Schwarz, John (2000). „Wprowadzenie do teorii superstrun” . Źródło 12 grudnia 2005.
"Strona główna smyczków NOVA"

Languages

In other projects