stringteoriassa

Stringteoria on teoreettinen fysiikan lähestymistapa, jossa peruselementteinä ovat pienikokoiset yhden ulottuvuuden esineet, stringit. Näiden värähtelytilat määrittävät, millaisia hiukkasia maailmankaikkeudessa havaitaan; sama perusrakenne voi antaa sekä elottomia että voimia kantavia hiukkasia. Eri värähtelytilat koetaan erilaisina hiukkasina, ja gravitonikin voidaan tulkita suljettuun stringiin liittyväksi värähtelytilaksi.

Stringeja voi olla sekä suljettuja että aukeita. Suljetut stringit tuottavat usein gravitationaalisia ominaisuuksia, kun taas avatut stringit voivat päätyä D-braneihin, ja niiden vuorovaikutukset voivat muodostaa gauge-teorioita, kuten perusvuorovaikutussäikeitä.

Teoria toimii ten-dimensionaalisessa tilassa: perinteisessä perturbatiivisessa stringteoriassa on kymmentä ulottuvuutta (9 tilaa avaruudessa + aika). Havaittavat neljä ulottuvuutta saadaan “käärittyä” pieniksi Calabi–Yau -tiloiksi tai muulla mechanismilla. Viisi konsistenttia supersymmetristä tenulotteista string-teoriaa ovat Type I, Type IIA, Type IIB sekä heterotiset SO(32) ja E8×E8. Näiden välillä vallitsee verkosto dualiteetteja, kuten T-duality ja S-duality, ja niitä on tulkittu osaksi suuremmaksi M-teoriaksi, joka toimii 11 ulottuvuudessa.

Status ja haasteet: stringteoria on lupaava ehdokas kvanttikenttien ja gravitaation yhdistämiseksi, mutta sitä ei ole vielä kokeellisesti todistettu. Maailmankuvassa on lukuisia vakuumikuvauksia (landscape), ja ennusteet ovat tällä hetkellä vaikeasti testattavissa. Kuitenkin teorian matemaattiset rakenteet ja sovellukset, kuten AdS/CFT-holografia, ohjaavat myös muita fysiikkalajeja, kuten kvanttikenttäteoriaa ja kosmologiaa.