Húrelmélet

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

A húrelmélet és az M-elmélet két egymásra épülő részecskefizikai modell, mely a részecskéket nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumokként kezeli (húrok, membránok). A húrelméletnek a szuperszimmetriát is tartalmazó változatát gyakran szuperhúrelméletnek nevezik. Ezeket az elméleteket azért hozták létre, hogy elkerüljék a részecskefizikának azokat a buktatóit, melyek a pontszerű részecskék feltételezésével előbukkannak, és az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát összhangba hozzák. Az M-elmélet nem csak húrokat, hanem membránokat és magasabb dimenziós objektumokat is feltételeznek. Jelenleg nincs semmilyen kísérleti tény, amely a húrelméletet igazolná.

A húrelmélet elnevezést mind a 26 dimenziós bozonikus húrelméletekre, mind a szuperszimmetria felfedezése után annak hozzáadásával nyert szuperhúr elméletre szokták használni. Újabban gyakran a szuperhúrelméletet mondjuk húrelméletnek. Az 1990-es években Edward Witten és mások meggyőző bizonyítékokat találtak arra, hogy a különböző szuperhúr elméletek (öt különböző változata van) egy M-elméletnek nevezett 11 dimenziós elmélet határesetei. Ezzel indult el a második szuperhúr forradalom. (Az M-elméletnek még a feketelyukak termodinamikájában is sikerült olyan eredményeket elérnie, amelyek korábbi számításokkal összhangban vannak.)

A húrelmélet főként annak köszönheti népszerűségét, hogy reményeink szerint képes az összes erőhatás leírását egyetlen elméletbe összesűríteni. A húrelméletnek köszönhető, hogy mélyebben sikerült megértenünk a szuperszimmetrikus térelméleteket, amelyek a részecskéket pontszerűnek tekintő standard modellnek lehetséges kiterjesztései.

[szerkesztés] Extra dimenziók

A húrelmélet egyik furcsa tulajdonsága, hogy feltételezi, hogy az univerzumnak sok dimenziója van, és megjósolja a számukat. Sem Maxwell elmélete az elektromágnesességről, sem Einstein relativitáselmélete nem jósolja meg a dimenzószámot. A jól ismert 3 tér és egy idődimenziót "kézzel" helyezzük bele ezekbe az elméletekbe. Ezzel szemben a húrelméletben megjósolható a téridő dimenziószáma alapvető elvekből. (Adott dimenziószám szükséges ahhoz, hogy az elmélet Lorentz-invariáns legyen.) Az egyetlen probléma, hogyha kiszámoljuk a szükséges dimenziószámot, akkor nem négyet (3 tér + 1 idő), hanem 26-ot, 10-et illetve 11-et kapunk a bozonikus húrelméletben, a szuperhúr elméletben illetve az M-elméletben.

Ezek a tények komolyan ellentmondanak a megfigyelt eseményeknek. A fizikusok a következő két lehetőség egyikével oldják meg a problémát. Az első módszer, hogy összezsugorítom a hiányzó dimenziókat. Ez azt jelenti, hogy a 6 vagy 7 dimenzió olyan kicsi, hogy nem észlelhető a kísérleteinkben. A 6 dimenziós esetben ezt a Calabi-Yau terekkel oldják meg. 7 dimenzióban, úgynevezett G₂ manifoldokkal. Lényegében a hiányzó dimenziókat úgy teszik kicsivé, hogy azok magukba hurkolódnak. A szokásos hasonlat erre a locsolócső. Távolról nézve egydimenziós alalzatnak, vonalnak látszik, de ha közelebb megyünk, láthatóvá válik a második kiterjedése, amely kör keresztmetszetű. Ehhez hasonlóan úgy gondoljuk, hogy a hiányzó dimenziók csak közelről nézve láthatóak.

(Természetesen a locsolócső 3 dimenziós, de mi csak a felületén mozgunk. Ekkor a helyünket két számmal adhatjuk meg. Az egyik kitüntetett végétől való távolsággal és kerületén például a felső ponttól egyik kitüntetett körüljárási irányban mért távolsággal. Mivel a hely megadásához két adat kell és elegendő, ezért mondjuk, hogy a locsolócső felszíne két dimenziós. A Földfelszín is kétdimenziós, hiszen a földrajzi szélesség és hosszúság (két adat) ismeretében a hely adott.)

A másik lehetőség az, hogy mi a világegyetemnek egy 3+1 dimenziós alterében élünk, ahol a +1 emlékeztet arra, hogy az idő egy másfajta dimenzió mint a tér. Mivel az a látásmód D-brán nevű matematikai objektumokkal írja al elméletét, ezért ezt bránvilág elméletnek nevezzük. Egy érdekes mellékterméke, hogy eszerint elképzelhető, hogy kvantumgravitációs jelenségeket akár a CERN várhatóan 2007-ben induló gyorsítógyűrűjében, a nagy hadronütköztetőgyűrűben (LHC) megfigyeljünk. Bár ez érdekes dolog, ebben a lehetőségben azért nem sokan hisznek.

[szerkesztés] Problémák a húrelmélettel

A húrelméletnek két komolyabb problémája van. Az első, hogy jelenleg lehetetlen az ellenőrzése, mint ahogy a többi kvantumgravitációs elméleté is. A 10^-35 méter átmérőjű húrokat jelenlegi technikánkkal képtelenek vagyunk megfigyelni.

A második probléma az, hogy a kvantumtérelmélethez hasonlóan csak perturbatívan kezelhető (közelítések sorozatával pontos megoldás helyett). Bár komoly előrelépések történtek a nemperturbatív módszerek felé, a teljes elmélet nem írható le ilymódon.

[szerkesztés] Külső hivatkozások

• Brian Greene: Az elegáns univerzum (magyar nyelvű könyv)
• Jéki LÁszló: Szuper szuperhúrok
• The Official String Theory Web Site