Sicim teorisi, başlangıçta güçlü etkileşimi tanımlamaya bir alternatif olarak düşünülmüştü. İki hadronun çarpışma sürecini, yırtıldığında daha fazla hadron oluşturan iki ipin çarpışması olarak tanımlandı ve hadronlar, güçlü etkileşimlere maruz kalan parçacıklar olarak nitelendirildi.
1968'de Gabriele Veneziano, böyle bir süreci açıklamak için matematiksel bir formül buldu. Bu teoriler ikili modeller olarak adlandırıldı ve büyük umutlar uyandırdı. Birkaç yıl sonra rakip bir teori ortaya çıktı. Bu teori; kuantum renk dinamiği olarak bilindi. 1969'da SLAC hızlandırıcısında (Stanford) deneylerin başarısı ve 1973'te asimptotik özgürlüğün kanıtı ile kuantum kromodinamiği galip geldi. Birkaç fizikçi dışında çoğu fizikçi ikili modellerden vazgeçti.
1975'te Joel Scherk ve John Schwarz, sicim teorisinin gravitonla, yani yerçekimi kuantumuyla tanımlanabilecek sıfır kütleli ve spini 2 olan bir parçacık içerdiğini gösterdi. Bu nedenle sicimler, yerçekimi etkileşimini tanımlamak için başlangıçta kullanılan güçlü etkileşimden daha uygun olabilir.
1984'te John Schwarz ve Michel Green, eşlik ihlali içeren ve on boyutlu bir uzay-zamanda hiçbir anormalliği olmayan tutarlı bir sicim teorisi modeli oluşturdular. 1985'te Edward Witten, süpersimetri korunurken boyut sayısının 10'dan 4'e düşürülebileceğini gösterdiğinde, fizik camiasının sicim teorisine olan ilgisi yeniden arttı. Bunun ön koşulu, 6 ek boyutun Calabi-Yau alanı adı verilen özel bir alana sıkıştırılmış olmasıdır. Aynı yıl, David Gross ve işbirlikçileri, DMS teorilerini içeren heterotik sicimler adı verilen modeller oluşturmayı başardılar.
O zamandan beri, sicim teorisine olan ilgi istikrarlı bir şekilde arttı ve matematik camiasını da sardı. Sicim kuramının matematiksel biçimciliği çok karmaşık ve heterojendir. Matematiğin farklı dalları arasındaki temas noktalarını gösterir: Örneğin, bir dalın teoremleri başka bir dalın araçları kullanılarak kanıtlanmıştır.
Parçacıkların noktalarla tanımlandığı kuantum alan kuramının aksine, sicim kuramındaki bir parçacık, son derece küçük bir diziden (10-33 cm), hareket eden ve titreşen bir tür kapalı veya açık ayakkabı bağından oluşur. Sicim belirli bir modda titreştiğinde, bir elektronu tanımlar; başka bir modda salınırsa, bir kuark vb. olaylarda tanımlanabilir.
Sicim Teorisi Nedir?
Hareket eden bir parçacık, alan teorisinde bir çizgiyi ve sicim teorisinde iki boyutlu bir yüzeyi, bir tüpü tanımlar. İkinci durumda, kavramlar daha soyuttur, soyut matematiksel varlıklar, evren yüzeyi denilen bu iki boyutlu yüzeyde tanımlanır: uzay-zamanın koordinatlarını oluşturan alanlar olarak bilinir. Evrenin yüzeyinde tanımlanan alanların sayısı uzay-zamanın boyutlarını verir. Süpersimetri, sicim teorilerinde önemli bir rol oynar çünkü, teorinin kararlılığını ve yarı tamsayı spinli parçacıklar olan fermiyonların tanımını kolaylaştırır.
Parçacıklar arasındaki etkileşimleri tanımlayan Feynman diyagramları, ikinci durumda kesişen tüplerden oluşan bir ağ haline gelir. Şimdi, kuantum alan teorisinde, döngü hesaplamalarında ortaya çıkan sonsuz sonuçlar, üç çizgi (tepe noktası) arasındaki etkileşim noktalarından kaynaklanmaktadır. Sicim teorisinde, kesişme noktası artık bir nokta değil, iki boyutlu bir yüzeydir ve sonsuz kümeler artık görünmez. Henüz matematiksel bir kanıt olmamasına rağmen, sicim teorisinin sonlu olduğuna inanmak için güçlü nedenler vardır.
Neden Sicim Teorisi?
Sicim teorisi şu anda yerçekimini kuantum seviyesinde ele alan tek teoridir. Prensip olarak, tüm temel etkileşimleri birleştirir. Bununla birlikte, sözde anormallikler nedeniyle yalnızca uzay-zamanın on boyutu olduğunda geçerlidir. Yani, klasik bir teorinin belirli bir simetrisi vardır. Bununla birlikte, kuantum mekaniği yasaları tanıtıldığında, belirli kısıtlamalar getirilmedikçe bu simetri korunmaz.
Anomali, artık kuantum seviyesinde korunmayan klasik bir simetridir. Örneğin, parametreleri ihlal eden zayıf etkileşim, sol-sağ anomalisine (kiral ayar anomalisi) yol açabilir. Bir lepton ve kuark ailesinin elektrik yüklerinin toplamı sıfır değilse, bu teorinin yeniden normalleştirilebilirliğini tehlikeye atar. Bunların yanı sıra, yukarı ve aşağı kuarkların (her biri üç renge sahip) elektrik yüklerini elektron ve nötrino leptonların elektrik yüklerine eklerseniz, şunu elde edersiniz: 3 x (2/3-1/3) ) + (-1) + 0 = 0.
Sicim Teorisi Anomali Nedir?
Benzer şekilde, sicim kuramında da simetriler vardır. Kuramın betimlediği fizik, evrenin yüzeyindeki koordinatların nasıl seçildiğine bağlı olmamalıdır. Teorinin bu koordinat seçimine göre değişmez olduğu söylenir. Değişmezlik kavramıyla birkaç kez karşılaştık. Örneğin; Einstein'ın yerçekimi teorisi, uzay-zaman koordinatlarındaki bir değişikliğe göre değişmez, DMS teorileri, DMS'deki bir değişikliğe göre değişmez. Kuantum kanunlarını sicim teorisine dahil etmek, uzay-zamanın boyutu 10'a eşit olmadığı sürece, teorinin evren yüzeyinin koordinatlarındaki değişikliklere göre değişmezliği tehlikeye girer (bir anormallik oluşturur).
Bu şekilde, on boyutlu bir uzay-zamanda beş farklı sicim teorisi oluşturabiliriz. Fizikçilerin dilinde bunlara tip I, tip IIA, tip IIB, heterotik E8xE8 ve heterotik SO(32) denir. Sicimler, Tip I teorisinde açık veya kapalıdır ve diğer durumlarda sadece kapalıdır.
Adlarından da anlaşılacağı gibi, heterotik SO(32) teorisi, SO(32) döndürme teorisi grubunu içerir. 32 boyutlu bir iç uzayın dönme matrisleri ile tanımlanan bir iç simetri uzayında hareket eder. Heterotik E8xE8 teorisi, özel E8xE8 doktrin grubunu içerir. İkincisi, bir Büyük Birleşme teorisinin DMS gruplarını içerebilir ve bu nedenle temel etkileşimleri birleştirmek için potansiyel bir adaydır.
Yorum Gönder