The Universe Adventure - Grand Unification


Teorija struna

Pitanje kako je izgledao Univerzum pre 10-44 sekundi posle Velikog praska je jedno od najvažnijih na koje pokušava da odgovori moderna fizika. Kosmologija Velikog praska povezana sa Standardnim modelom u fizici čestica daje izvanredan opis Univerzuma unazad do 10-44 sekundi, ali da bismo objasnili šta se dešavalo dalje moraćemo najverovatnije da učinimo radikalni teorijski pomak.

Potraga za Velikim ujedinjenjem

Tokom 1960-tih i 70-tih godina fizičari su razvili teoriju koja opisuje interakcije između čestica u Standardnom modelu. Ova teorija predlaže simetriju koja leži u u osnovi jakih slabih i elektromagnetnih sila. Na dovoljno visokim energijama, kao što su bile one prisutne u ranom Univerzumu, ove tri sile imaju istu jačinu i deluju kao jedna objedinjena sila. Na nižim energijama ova simetrija je spontano narušena i tri sile dobijaju svoje karakteristične osobine.

Fizičari se nadaju da bi sličan prilaz mogao da kombinuje sve četiri osnovne sile, jaku, slabu, elektromagnetnu i gravitacionu, vodeći ka objedinjenoj Teoriji svega. Međutim, duboka nekonzistentnost između Opšte relativnosti i Kvantne mehanike, je stajala kao prepreka i postalo je jasno da je potrebna potpuno nova teorija.

Šta je teorija struna?

Open and Closed Strings
Oscilatorni modovi struna.

Teorija koja je najviše obećavala je Torija struna. Ona opisuje fizički model Univerzuma u kome osnovni gradivni blokovi nisu tačkaste čestice već jednodimenzionalne "strune". Prema tom modelu svaka fundamentalna čestica postoji kao različit oscilatorni mod (način oscilovanja) strune pri čemu svako ovakvo oscilovanje ima pridružene različite osobine.

Teorija struna je nastala delimično kao pokušaj da se zaobiđu problemi tradicionalnih modela čestica kao 0-dimenzionalnh tačkastih objekata. Fizičari su uočili da je angularni momenat elementarnih čestica tačno proporcionalan kvadratu njihovih energija. Ovakvi rezultati nisu mogli objašnjeni korišćenjem jednostavnih modela u kojima su elementarne čestice skupovi slepljenih manjih čestica, ali mogu biti objašnjeni u teoriji struna.

Jedna od najinteresantnijih posledica teorije struna je postojanje dodatnih dimenzija, pored tri prostorne dimenzije (dužina, širina, visina) i četvrte dimenzije vreme.

Primenom principa teorije struna, fizičari mogu očekivati određen broj dimenzija zavisno od teorije koju odaberemo. Teorija superstruna predviđa 10 dimenzija, dok bozonska teorija struna predviđa 26 dodatnih dimenzija.

Postoje dva konkurentska modela koji pokušavaju da objasne dodatne dimenzije:

  • Kompaktifikovane dimenzije
  • Teorija brana