Teoria corzilor

[Adi]

Conservarea sarcinii electrice e o lege de conservare si conform cu teorema lui Noether se datoreaza faptului ca sistemul nostru fizic are o simetrie, numita simetrie globala de calibrare (sau etalonare). Construim o teorie clasica pt. sistemul nostru fizic si apoi o cuantificam. In procesul cuantificarii e posibil ca simetria care exista la nivelul clasic sa dispara. Aceasta disparitie a simetriei in timpul cuantificarii e specifica teoriiilor relativiste cuantice de cimp si se numeste anomalie. Teoriile cuantice de cimp cu anomalii sunt de obicei evitate deoarece conduc la inconsistente (probabilitatile calculate a unor procese pot fi negative sau supraunitare).

Asta imi aminteste de problema care a condus la descoperirea pozitronului: daca se foloseste ecuatia Klein-Gordon pentru a descrie miscarea relativista a electronilor si apoi se incearca cuantizarea "campului electronului" se obtin rezultate nefizice (probabilitati mai mari ca 1 si mi se pare neconservarea unor marimi). Pana la urma problema a fost rezolvata de P.A.M. Dirac prin introducerea unui "camp electronic" continand doua componente: electronul si anti-electronul (pozitronul). Povestea anti-electronului este asemanatoare cu cea a extradimensiunilor ?

Exelenta, intrebare, HarapAlb! Nu m-am gandit la asta pana acum. Ecuatia Gordon prezicea atat energii pozitive, cat si energii negative, iar energiile negative erau considerate ca nefizice. Ecuatia Dirac apoi a prezis acelasi lucru. Acest lucru a fost reinterpretat de Dirac ca fiind un electron cu energie negativa este de fapt un electron cu energie pozitiva, dar cu sarcina electrica de semn negativ, ca si cum minus poate fi dat de minus inmultit cu plus, sau de plus inmultit cu minus.

In teoria unificata electroslaba exista o anomalie a simetriei axiale cauzata de leptoni.

Anomalia are de-a face cu violarea simetriei de sarcina si reflexie spatiala (CP violation) ?

Din cate stiu eu, numai paritatea CP este violata in Modelul Standard, ceea ce introduce o asimetrie intre materie si antimaterie si aduce speranta de a explica de ce desi in Big Bang au fost produse cantitati egale de materie si antimaterie, acum Universul nostru nu este format decat din materie. Unde a disparut antimateria? Dar "cantitatea" de CP violation descoperita este foarte mica, incat ar explica cam 2 la mie din disparitia antimateriei. Poate CP violation descoperita pe particule masive, ce au existat imediat dupa Big Bang si apoi au disparut ar putea explica disparitia antimateriei. Astfel de particule noi si masive sunt prezise de teoria supersimetrica, ceea ce ma duce la comentariul tau ce urmeaza mai jos.

Ideea cu teoriile, sa zicem, exotice, este urmatoarea: daca avem o teorie care nu se poate aplica la unele fenomene se incearca extinderea ei prin adaugarea a noi elemente. Logic gandind, o teorie suficient de complexa poate explica toate fenomenele insa predictiile pe care le face trebuie sa se verifice in experimente. Teoria corzilor adauga extradimensiuni, teoria supersimetriei adauga noi particule. Din pacate, acum nu se pot verifica predictii date de teoria corzilor sau a supersimetriei pentru ca energiile necesare experimentelor sunt enorm de mari, practic de neobtinut pe Pamant. Eventual s-ar putea face observatii ale fenomenelor cosmice sau constata abateri de la predictiile modelului standard pe care teoria corzilor (sau alta teorie) sa le corecteze.

Prezicerile teoriei corzilor nu pot fi verificate in laborator, e drept. Poate doar ceva urmari indirecte in cosmologie si astrofizica. In schimb, daca teoria corzilor prezice teoretic, plecand de la principii fundamentale, masa electronului si masa protonului ar fi un succes nemaipomenit si lumea ar incepe sa creada serios in teoria corzilor. Cu alte cuvinte, daca teoria corzilor ar explica Universul nostru corect. Dar teoria corzilor inca nu este o "teorie", un model al Universului, ci este o infrastructura pe care se pot face, in principiu, calcule, tot asa cum teoria cuantica a campului nu este o teorie, ci este o infrastructura de calcul cuantic, dar apoi o poti aplica la electroni si fotoni si iese intr-adevar o teorie ce zice ceva despre Univers (teoria electrodinamica cuantica) sau la culorile cuarcilor (si iese cromodinamica cuantica), sau teoria fortei slabe, etc.

Cat priveste teoria supersimetrica, particulele prezise de ea pot fi descoperite experimental in laborator, daca nu la Tevatron, atunci aproape sigur la LHC. Este unul din motivele pentru care fizicienii sunt foarte entuziasti despre LHC.

[HarapAlb]

Din cate stiu eu, numai paritatea CP este violata in Modelul Standard, ceea ce introduce o asimetrie intre materie si antimaterie si aduce speranta de a explica de ce desi in Big Bang au fost produse cantitati egale de materie si antimaterie, acum Universul nostru nu este format decat din materie.

Vorbind la modul general o anumita simetrie a unui sistem clasic nu trebuie neaparat sa fie respectata in teoria cuantica, asta se constata prin experimente. Stiam ca s-a luat in considerare simetria CPT (Charge conjugation-Parity-Time reversal) care este mai greu de violat  , in sensul ca o teorie cuantica a campului care nu are ca simetrie CPT este greu de construit.

Dar teoria corzilor inca nu este o "teorie", un model al Universului, ci este o infrastructura pe care se pot face, in principiu, calcule, tot asa cum teoria cuantica a campului nu este o teorie, ci este o infrastructura de calcul cuantic, dar apoi o poti aplica la electroni si fotoni si iese intr-adevar o teorie ce zice ceva despre Univers (teoria electrodinamica cuantica) sau la culorile cuarcilor (si iese cromodinamica cuantica), sau teoria fortei slabe, etc.

De acord, nu e o teorie in sine ci mai degraba o ipoteza ce ar conduce in final la, sa zicem, electrodinamica cuantica in 11 dimensiuni 

[Adi]

Da, asa este, ar duce la teorii despre Univers, teorii ce ar prezice chestii concrete despre Univers, si daca ar prezice deja corect chestii ce le stim, ar fi un mare progres!

[T1000_Android]

...Si totusi daca corzile sunt de energie pura cum pot avea masa?

[Adi]

Energia si masa sunt echivalente (E=mc2). Deci daca ai masa, ai energie. Daca ai energie, ai masa. Asta a fost una din realizarile geniale ale lui Einstein.

[Adi]

Despre teoria corzilor, caricatura: http://xkcd.com/171/

[Adi]

Exista corzi cosmice supraconductoare?

Fizicianul Tanmay Vachaspati a dezvoltat un model teoretic nou care explică ce ar fi putut emite o radiaţie misterioasă pe care astronomii au observat-o pentru un timp foarte scurt, în frecvenţe de unde radio, dar ce era foarte intensă şi provenea de la mare departare, dar din afara unei galaxii. Cine să o fi produs, atunci? El a arătat că această radiaţie poate fi emisă de o coardă cosmică supraconductoare, aşa cum sunt prezise de unele teorii din fizica particulelor sau de teoria corzilor. Articolul a fost publicat recent în prestigioasa revistă Physical Review Letters.

[Adi]

Exista corzi cosmice? (E VORBA DE ALT ARTICOL DECAT CEL DE SUS)

O echipă de astronomi şi fizicieni din Marea Britanie au observat experimental indicii că poate într-adevăr există corzi cosmice, adică linii foarte masive, lungi cât întregul Univers, aşa cum prevede teoria corzilor. Folosind un supercomputer, ei au simulat cum ar trebui să arate distribuţia radiaţiei cosmice de fond dacă se ia şi dacă nu se ia în considerare teoria corzilor, apoi au comparat cele două simulări cu rezultatele experimentale culese de satelitul WMAP. Comparaţia pare să sugereze existenţa corzilor cosmice. Rezultatul a fost publicat pe 18 ianuarie 2008 în revista Physical Review Letters.

[Osmiumbin]

Da si asta interesant, insa inca nu pot sa cred in corzi cosmice! Ridica multe probleme, desi pot contribui, datorita faptului ca au o masa foarte mare, la masa lipsa din univers!

[Adi]

Da si asta interesant, insa inca nu pot sa cred in corzi cosmice! Ridica multe probleme, desi pot contribui, datorita faptului ca au o masa foarte mare, la masa lipsa din univers!

Pai nici nu trebuie sa crezi pana nu se aduna dovezi experimentale indubitabile. Deocamdata avem "mici indicii", dar doar atat ... Ai ridicat insa un punct interesant, faptul ca ar contrui la masa lipsa din Univers. Totusi, mi se pare ca masa lipsa din Univers (adica materia intunecata) se afla tocmai in galaxii, tinand stelele impreuna in galaxii, in vreme ce aceste corzi cosmice, daca exista, ar exista in afara galaxiilor ...

[Osmiumbin]

Da, imediat cum am citit ca pot exista corzi cat lungimea universului (datorita inflatiei) si cu o masa foarte mare, trebuie sa te gandesti ca un numar suficient de mare din aceste "specimene" ar putea contribui cu un mic procent la masa lipsa din univers. Mai ales faptul ca sunt atat de "inguste" 10^-35m parca, nu retin exact, incat sunt imposibil de observat in spectrul vizibil asa ca materia intunecata poate si-a gasit un nou constituent! 
Dar, pentru mine totul ramane, asa cum ai zis si tu, la o simpla teorie nedemonstrata....

[Gabitzu]

Este un documentar foarte bun pe tema teoriei stringurilor pe care l-am vazut pe youtube "String Theory'' format din 11 parti. Sunt detaliate foarte bine acolo si celelalte dimensiuni(din afara celor 4 cunoscute acuma,una temporala si 3 spatiale) care sunt prezente la un nivel atomic chiar subatomic. Este dat si un exemplu cu o furnica si un stalp de semafor. Foarte ingenios si pe intelesul tuturor. Din cate am inteles de acolo fiecare atom e format din electroni ce graviteaza in jurul nucleului iar acesta este format din protoni si neutroni care la randul lor sunt formati din multe tipuri de cuarci. Acesti cuarci sunt la randul lor formati din niste corzii exponential mai mici decat acestia , atat de mici incat se facea o comparatie super tare cum ca dak un atom ar fi cat sistemul solar atunci un cuarc ar fi cat pamantul iar o coarda sau un string ar fi cat un copac de pe pamant. Este super tare documentarul merita vazut. sall

[Adi]

Ai facut o sinteza foarte buna, felicitar, Gabi. Trebuie doar sa stii ca existenta corzilor este doar ipotetica, adica nu a fost confirmata experimental, pe cand existenta cuarcilor, protonilor, nucleelor si atomilor a fost confirmata. Dar daca ar exista, da, ar fi asa de mici cum se zice in acel documentar.

[Gabitzu]

Atunci sa speram ca poate LHC ne va da raspunsul. Apropo stie cineva cand se va termina experimentul???

[Adi]

Atunci sa speram ca poate LHC ne va da raspunsul. Apropo stie cineva cand se va termina experimentul???

LHC nu va putea descoperi corzile, daca ele exista. Experimentele de la LHC se vor termina peste aproximativ vreo 20 de ani si vor incepe in toamna asta.