Hihetetlenül izgalmas és magával ragadó kérdést feszegetnek a fizikusok: az Univerzumot felépítő „valamiket” fürkészik, saccolják, s modelleket dolgoznak ki a végtelenek és a dimenziók problémáira. S teszik mindezt úgy, hogy lehetőleg kevesebb kérdés maradjon a végén, mint amennyi korábban volt. Az egyik ilyen ígéretes, de még korántsem kiforrott modellről, a húrelméletről lesz szó pár szóban – remélhetőleg közérthető módon.
A húrelmélet csakúgy, mint annak öt további változatát egyesítő M-elmélet, egy részecskefizikai modell. Sajátossága abban áll, hogy nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumokként közelít a rejtélyes „részecskék” felé. A részecskék azért titokzatosak, mert láthatatlanok. Gondoljunk csak arra, hogy amikor a görögök bevezették az atom fogalmát, amely ugyebár oszthatatlant jelent, esélyük sem volt, hogy abban az életükben akár egyetlen megveszekedett atomot lássanak. Ha mármost valaki a húrokat szeretné megérteni, akkor nagyjából ugyanígy fog járni. Nem szükséges azonban, hogy bárkinek is a kedvét szegje a lehetetlennek tűnő húrvadászat. (A ma létező legnagyobb gyorsítótól milliószor millióval erősebb teljesítményűre volna szükségünk a megfigyelésükhöz.)
Ezek után nyílván mindenkit érdekel, hogy akkor mit neveznek húroknak. Erre a kérdésre nem tudnak tudósaink egyértelműen válaszolni, ezért többféle elméletet dolgoztak ki. Az egyik elmélet szerint a húrok zárt hurkokat alkotó részecskék. Méretüket tekintve olyan parányiak, hogy képtelenség őket felfogni. (A milliárdot szorozzuk meg milliárddal, majd az így kapott mennyiségű húrt rakjuk egymás mellé, így az nagyjából egy atommagot fog kitenni. Más források szerint a húrok mérete 10-35 méter átmérőjű.)
Érhetőséget ígértem, úgyhogy a számoktól most vonatkoztassunk el. A hurkokká záródott húrok alkotják az elmélet szerint az eddig ismert részecskéket. Így a sokféle részecske helyett elegendő csupán húrokról beszélnünk. Ebből kifolyólag, amikor mi különféle részecskékről – például elektronokról, bozonokról vagy fermionoról – beszélünk, akkor valójában a húrok rezgéséről értekezünk. Minden rezgésmód gyakorlatilag egy másik részecskének felel meg. Ily módon minden részecske leírható. Eddig a teória nagyon elegáns.
Ide kívánkozik egy megjegyzés, miszerint a húrelméletnek van a szuperszimmetriát is tartalmazó változata is, ezért szuperhúrelméletnek is szokták nevezik.
A húrelmélet alkalmas a részecskék közötti kölcsönhatások levezetésére is. Szinte minden, a húrelmélet alapján végzett számítás véges eredményt adott, ezért első látásra roppant tetszetős.
A húrelmélet egy lehetséges útja annak, hogy az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát összhangba hozzák egymással, ugyanakkor kiküszöböljenek olyan nehézségeket, amelyek a pontszerű részecskék feltételezéséből adódnak.
Attól sem jönnek zavarba a tudósok, hogy eleddig semmilyen kísérleti bizonyíték nincs a húrok létezésére. A kutatók amúgy beérnék csupán annyival is, ha az elmélet bizonyos előrejelzéseket tenne az alacsonyabb energiaszintű világokra nézve. Ily módon ellenőrizhetővé válna az elmélet számos alapvetése.
A húrelméletet az teszi bonyolulttá, hogy a tér extra dimenzióit kell bevezetni. De ilyeneket mi nem ismerünk, nem tudjuk mérni, vagy valamilyen módon érzékelni azokat. Így olyan modellt kellett kidolgozni, amely képes volt elrejteni a dimenziókat, pontosabban az extra dimenziókat. Itt lassítsunk és értsük meg jól, hogy miről van szó!
A klasszikus példa szerint egy locsolócsőt figyelve észrevehetjük, hogy a cső egy kétdimenziós felület feltekeredése. Így amit mi pontnak láttunk korábban, az egy cső kerületén található kör. Ehhez hasonlóan elképzelhető, hogy a háromdimenziós tér pontjai tulajdonképpen a negyedik dimenzióban létező körök. Ha pedig e körök méretét lekicsinyítjük, akkor logikus, hogy láthatatlanokká tennénk őket. Így születhetnek rejtett, illetve extra dimenziók, amelyek vannak is – mert léteznek, meg nem is, mert nem látjuk azokat miniatűr voltuk miatt. A gondolatsor azzal folytatható, hogy akkor több extra dimenzió is létezhet egymástól függetlenül, ugyanakkor egyesülve is. Eszerint különböztetnek meg számos újabb és újabb felgöngyölt extra dimenziót jellemző geometriát és topológiát a kutatók.
Nagy dilemma, hogy az extra dimenzióknak milyen az alakja és a topológiája, s mennyiféle módon tehető láthatatlanokká. Hiszen minden extra dimenzióhoz külön részecskék és kölcsönhatások tartozhatnak, amelyeket mi egyelőre nem is ismerhetünk. Hányféle alternatív világ létezhet? Mennyi részecskefajta? Mennyi kölcsönhatás? E kérdésekből és válaszokból következik, hogy a húrelméletből sok világ létezése adódik, így a helyzet kissé komplikáltabbá válik.
Vannak, akik abban hisznek, hogy idővel az elmélet adta számos és sokféle világból lesznek olyanok, amelyek tulajdonságai és állapotai megfeleltethetők a mi alacsony energiájú világunk fizikájának.
Mások nem riadnak meg a sokféle alternatív világ felbukkanásától. Így születnek a multidimenzionális teóriák.
A húrelmélet eleinte nagyon népszerű volt, mert valamennyi erőhatás leírását belesűrítette egyetlen elméletbe. Később újabb forradalmi felfedezéseket tettek, ugyanis kiderült, hogy nem kevesebb, mint öt elmélet létezik, amelyek között van összefüggés, illetve kapcsolódás. Az áttörés lényege az volt, hogy a húrokat tizenegy dimenzióban mozgó membránokként írták le. Ezzel azonban már egy újabb elmélet előtt nyílt meg a lehetőség, amelyet M-elméletnek kereszteltek el.
Boldog napot!
The post Egy húron pendülünk, avagy a húrelmélet csodái appeared first on Boldognapot.hu.
Forrás:boldognapot.hu
Tovább a cikkre »
