超弦理論の基礎

パシーカ/ゲッティイメージズ

ひも理論は、量子物理学の標準モデルでは現在説明できない特定の現象を説明しようとする数学的理論です。

超弦理論の基礎

ひも理論の核心は、量子物理学の粒子の代わりに 1 次元のひものモデルを使用することです。これらの文字列のサイズは 板長 (10^-35m)、特定の共振周波数で振動します。ひも理論の最近のいくつかのバージョンでは、ひもの長さは最大で 1 mm 近くになる可能性があると予測されています。これは、実験で検出できる領域にあることを意味します。超弦理論から得られる式は 4 次元以上 (最も一般的な変種では 10 次元または 11 次元、1 つのバージョンでは 26 次元が必要) を予測しますが、余分な次元はプランク長の範囲内で「丸まって」います。

ストリングに加えて、ストリング理論には、 ブレーン 、さらに多くの次元を持つことができます。いくつかの「ブレーンワールド シナリオ」では、私たちの宇宙は実際には 3 次元のブレーン (3 ブレーンと呼ばれる) の内側に「スタック」しています。

ひも理論は、ハドロンなどのエネルギー挙動との矛盾を説明するために、1970 年代に最初に開発されました。 物理学の基本粒子 .

多くの量子物理学と同様に、ひも理論に適用される数学は一意に解くことができません。物理学者は、一連の近似解を得るために摂動理論を適用する必要があります。もちろん、そのような解決策には、真実である場合もそうでない場合もある仮定が含まれます。

この研究の背後にある原動力となる希望は、それが「すべての理論」につながるということです。 量子重力 、調整する 量子物理学 と 一般相対論 、したがって、 物理学の基本的な力 .

ひも理論の変種

オリジナルのひも理論は、 ボソン粒子 .

超弦理論（「超対称弦理論」の略）は、ボソンを別の粒子に組み込み、 フェルミオン 、および重力をモデル化するための超対称性。 5 つの独立した超弦理論があります。

• タイプ1
• タイプIIA
• IIB型
• HO型
• HE型

M理論 : 1995 年に提案された超弦理論で、I 型、IIA 型、IIB 型、HO 型、および HE 型モデルを同じ基本的な物理モデルの変形として統合しようとします。

ひも理論の研究の結果の 1 つは、構築できる可能性のある理論が無数にあるという認識であり、多くの研究者が最初に望んでいた「すべての理論」をこのアプローチが実際に発展させることができるかどうかという疑問を抱かせる人もいます。代わりに、多くの研究者は、可能性のある理論的構造の広大な弦理論の風景を記述しているという見解を採用しており、その多くは実際には私たちの宇宙を記述していません.

超弦理論の研究

現在のところ、超弦理論は代替理論によっても説明されない予測に成功していません。それは多くの物理学者に大きな魅力を与える数学的特徴を持っていますが、具体的に証明も反証もされていません.

提案された多くの実験は、「ストリング効果」を示す可能性があるかもしれません。ブラックホールからの観測の可能性など、近い将来には可能性の領域にあるものもありますが、そのような多くの実験に必要なエネルギーは現在入手できません。

ひも理論が、多くの物理学者の心と精神を鼓舞するだけでなく、科学において支配的な地位を占めることができるかどうかは、時が経てばわかります。