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Unsere Welt zu verstehen:  Raumzeit Stringtheorie



 Beitrag 0-62
 
 

 
Die Raumzeit der Stringtheorie

 
 
Stringtheorie gilt als derzeit aussichtsreichster Kandidat für eine Theorie, die wirklich alle 4 Grundkräfte der Natur berücksichtigt und deswegen Einsteins Gravitationstheorie, die Quantenelektrodynamik und das Standardmodell der Elementarteilchenphysik zu einer einzigen, in sich widerspruchslosen Theorie verallgemeinert.
 
Der mathematische Mechanismus, auf dem sie beruht, legt nahe,
 
dass ihre Gegenstände in einer Raumzeit leben, die nicht nur 3, sogar sogar 9 räumliche Dimensionen hat.

 
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Existenz jener Zusatzdimensionen erklärbar zu machen:

     
  • Entweder könnten 6 der Raumdimensionen zusammengerollt sein (im Sinne der Kaluza-Klein-Theorie, über die Einstein bis zu seinem Tode ohne Erfolg immer wieder nachgedacht hat).
     
  • Es könnte aber auch so sein, dass die Raumzeit, in der wir leben, einen echten  T e i l r a u m  der Raumzeit der Stringtheorie darstellt: eben einen mit weniger Dimensionen.
     
  • Selbst eine Mischung beider Möglichkeiten wäre denkbar.

 
Gegen die zweite Alternative spricht, dass alle bisher durchgeführten Messungen beweisen, dass die Kraft der Gravitation — mindestens bis hinunter auf Abstände von 1/10 mm — proportional zum Quadrat des Abstandes beider Massen ist.
 
 
Bis 1994 hatte man noch ein zusätzliches Problem: Man kannte 5 verschiedene Varianten der Stringtheorie — und hatte keine Hinweise darauf, welche besser als die jeweils anderen zur Physik unserer Welt passen könnte. 1994 aber platzte eine Bombe:
 
Edward Witten und Paul Townsend fanden Hinweise darauf, dass jede dieser 5 Theorien (und zudem noch ein weitere, von Witten bei dieser Gelegenheit entdeckte) einfach nur recht eingeschränkte Sichten auf eine allgemeinere Theorie waren, die der Raumzeit statt 10 sogar 11 Dimensionen zuerkennt.


Michio Kaku (2008):
 
Um sich das besser vorstellen zu können, denken Sie an einen Wasserball, um dessen Äquator ein Gummiband gelegt ist. Nehmen Sie nun eine Schere und schneiden Sie den Ball zweimal dem Gummiband entlang durch, so dass seine obere und seine unter Halbkugel abgetrennt werden und nur der vom Gummiband überdeckte Teil bleibt — der entspricht dann einem String im Sinne einer der vorher bekannten Varianten der Stringtheorie.
 
Die 11-te Dimension übrigens bescherte uns zudem noch die Einsicht, dass es nicht nur 1-dimensionale Strings, sondern daneben auch mehrdimensionale gibt (sog. Branen) und dass unser Universum gut einer der mindestens (3+1)-dimensionalen Branen entsprechen könnte.
 
Es müssten dann gar nicht alle der zusätzlichen Dimensionen der stringtheoretischen Raumzeit in sich zusammengerollt (also endlich) sein).
 


Die so gefundene Verallgemeinerung aller 5 Stringtheorien bekam den Namen M-Theorie.
 
Wie die Stringtheoretiker sagen, finden sich sämtliche Elementarteilchen dort wieder als die Schwingungszustände der Strings und Branen.

 
 
Ab etwa 10-13s nach dem Urknall sind moderne Teilchenbeschleuniger in der Lage, die Situation des frühen Universums zu simulieren. Man weiß daher genau, welche Teilchen ab da auftraten, nämlich alle Teilchen des Standardmodells. So früh allerdings existierten noch keine Verbindungen zwischen Quarks, da die Temperatur des Alls (und damit die Energie der Teilchen) noch zu hoch war.

 


aus  Notizen  zu:

Wissenswertes zur Stringtheorie


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