Przez lata badania otaczającego nas świata, jako ludzkość, usnuliśmy liczne teorie na temat jego funkcjonowania. Jedną z takich właśnie koncepcji jest “teoria cząstek elementarnych”. Zaproponowana na początku lat 20 XX wieku, stanowi o najmniejszych niepodzielnych cząstkach, będących podstawowym budulcem wszelkiej materii. W swojej pierwotnej wersji zakładała, że protony, neutrony, elektrony i fotony są właśnie tymi niepodzielnymi bytami. Teraz dzięki licznym postępom w dziedzinie fizyki wielkich energii wiemy, że założenia te były błędne. Obecnie model standardowy, który opisuje znane nam najbardziej podstawowe elementy, dzieli najprostsze składniki materii na fermiony (czyli kwarki i leptony) i bozony. Istnienie tych bytów zostało potwierdzone doświadczalnie, ale obecna wersja modelu wciąż nie satysfakcjonuje naukowców z uwagi na liczne nieścisłości, które z niego wynikają. Jednym z tych problemów jest fakt, że opisuje wyłącznie trzy z czterech oddziaływań podstawowych, w skład których wchodzą oddziaływania: elektromagnetyczne, słabe, silne i grawitacyjne (przy czym te ostatnie jest nieuwzględnione).
Interesującą koncepcją rozwiązującą ten i szereg innych problemów jest “teoria strun”. Obecnie podstawowe rozumienie materii zakłada jej punktowe postrzeganie. Teoria strun natomiast proponuje inne podejście, gdzie cząstki elementarne nie są punktami w przestrzeni, a mają kształt “strun” o rozmiarach zbliżonych do długości Plancka (10-35m), które wibrują z pewnymi ściśle określonymi częstotliwościami. Dodatkowo, struny mogą tworzyć zamknięte pętle lub być “otwarte”. Od tych własności zależą właściwości obserwowanej cząstki. Dla przykładu, pomiędzy dopuszczalnymi trybami oscylacji strun istnieje bezmasowy stan o spinie 2, który odpowiada hipotetycznej cząstce “grawitonu”, przenoszącej odziaływanie grawitacyjne. Uwzględnienie grawitonu oraz fakt, że równania opisujące teorię strun zawierają w sobie równania “ogólnej teorii względności” Alberta Einsteina sprawia, że jest ona w szczególności kwantową teorią grawitacji. Co więcej, jest ona matematycznie spójna, dzięki czemu wielu uznaje ją za “teorię wszystkiego”, czyli że w pełni opisuje nasz wszechświat i na jej podstawie można przewidzieć wynik dowolnego doświadczenia fizycznego.
Mimo licznych zalet, należy pamiętać, że teoria ta obecnie jest wyłącznie niepotwierdzoną hipotezą i posiada równie liczne grono sceptyków co zwolenników. Jednym z jej fundamentalnych problemów jest fakt, że zakłada istnienie co najmniej 6 dodatkowych wymiarów przestrzennych. Jedno z rozważanych rozwiązań tego problemu zakłada, że mają one być niedostępne dla badaczy ze względu na ich kompaktyfikację, czyli fakt, że są tak małe, że niemożliwym jest wykrycie ich przy obecnym stanie technologicznym.
Opisana powyżej teoria to wyłącznie wierzchołek góry lodowej jakim jest “teoria strun” – dlatego po więcej informacji na jej temat zapraszam do ostatniej sekcji, gdzie znajdują się naprawdę przystępne i wartościowe materiały rozszerzające poruszoną tu tematykę.
Autor: Paweł Olszewski
Linki do źródeł:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Teoria_strun
https://pl.wikipedia.org/wiki/Teoria_superstrun
https://pl.wikipedia.org/wiki/Model_standardowy
https://pl.wikipedia.org/wiki/Przestrze%C5%84_Calabiego-Yau
https://www.kwantowo.pl/2018/01/12/kosmiczna-symfonia-cz-3-teoria-strun/
Dla tych, którzy chcą więcej:
