Живеем в изключително сложна вселена, а ние сме си любопитни по рождение. От незапомнени времена си задаваме въпросите „Защо сме тук?”,” Откъде ние и светът сме дошли?”, „ От какво е съставена вселената?”. Имаме привилегията да живеем във времена, когато правим огромен прогрес в откриването на отговорите на тези въпроси. Теорията на струните е най-скорошният ни опит да отговорим на последния въпрос.
И така… от какво е съставена вселената? Обикновената материя е съставена от атоми, които пък съдържат три основни компонента: електрони, обикалящи около ядро, което е съставено от неутрони и протони. Електронът е елементарна частица (такива частици се наричат лептони), но неутроните и протоните са съставени от по-малки частици, наречени кварки.
Знанието ни за субатомната композиция на вселената се побира в Стандартния модел на физиката на частиците. Той описва основните съставни части на вселената и силите, чрез които си взаимодействат те. Има дванадесет съставни части. Шест от тях са кварки – наречени са с интересните имена горни, долни, чаровни, странни, дънни и топ кварки. (Протонът, например, е съставен от две горни и една долна кварки.) Останалите шест са лептони – те включват електроните и технтие събратя, мюоните и таоните, както и три неутрина.
Това са четирите основни сили във вселената: гравитация, електромагнетизъм и силни и слаби ядрени сили. Всяка от тях произлиза от основни частици, които се явяват като носители на силата. Най-известната от тях е фотонът, частицата на светлината, която е посредник на електромагнитните сили. (Това ще рече, че магнитът привлича пироните, защото двата обекта си обменят фотони.) Гравитонът пък е частицата на гравитацията. Силната ядрена сила се носи от осем частици, наречени глуони, а слабите сили се предават от три частици, W+, W- и Z.
Поведението на всички тези частици е описано с безпогрешна точност в Стандартния модел, с едно единствено изключение – гравитацията. По технически причини, гравитационната сила, най-познатата ни от всички, се оказва доста трудна да бъде описана микроскопски. В продължение на много години това е един от най-важните проблеми в теоретичната физика – да се формулира квантова теория на гравитацията.
През последните няколко десетилетия, теорията на струните се превръща в най-обещаващият кандидат за теория на гравитацията. Тя всъщност се опитва да предостави пълно, неоспоримо и постоянно описание на фундаменталната структура на нашата вселена.
Основната идея зад теорията на струните е следната: всички основни частици от Стандартния модел са всъщност различни прояви на един единствен обект: струната. Как е възможно това? Обикновено човек си представя един електрон като точка без вътрешна структура. Точка, която не може да прави нищо друго, освен да се движи. Ако струнната теория се окаже вярна, то тогава с изключително мощен „микроскоп” бихме могли да видим, че електронът всъщност не е точка, а миниатюрна струна. Струната е способна на повече от просто движение – тя може да вибрира по различни начини. Когато тя вибрира по определен начин, от разстояние ние я виждаме като електрон. При различна вибрация пък я виждаме като фотон, кварка и т.н. Това би означавало, че целият свят се състои от струни!
Може би най-забележителното при тази теория е, че подобна проста идея всъщност работи. Възможно е Стандартният модел да бъде изведен от теорията на струните. Важно е да споменем, че до днешна дата няма директно експериментално доказателство, че теорията на струните сама по себе си е правилното описание на природата. Това вероятно се дължи на факта, че теорията все още се разработва. Ние знаем само части от нея и докато не я видим завършена не можем да кажем нищо със сигурност.
Източник: nuclecu.unam.mx
