stringtheorieën

Stringtheorieën zijn theoretische modellen waarin de fundamentele bouwstenen van het universum geen puntdeeltjes zijn maar eendimensionale objecten, snaren, wier verschillende trillingsmodi de verschijningsvormen van deeltjes beschrijven. Door de vibraties van gesloten snaren kan een massaloze spin-2-excitatie ontstaan, wat de aanwezigheid van gravitatie mogelijk maakt, waardoor de theorie een kandidaat framework wordt voor de quantum-wereld en de zwaartekracht.

Er bestaan verschillende varianten. De ouderwetse bosonische stringtheorie beschrijft alleen bosonen en vereist een ruimtetijd van 26 dimensies; deze theorie bevat ook tachyonische toestanden en wordt daarom als onvolledig beschouwd. Supersymmetrische stringtheorieën voegen fermionen toe en bestaan in tien dimensies. Er zijn vijf consistente superstringtheorieën: Type I, Type IIA, Type IIB en de heterotische SO(32) en E8×E8.

Een niet-perturbatieve vooruitzicht is M-theorie, een elf-dimensionale structuur die de vijf superstringtheorieën onder verschillende grensgevallen verenigt. In dit kader spelen membranen en D-branen een cruciale rol bij de beschrijving van niet-perturbatieve aspecten en interacties.

Om de extra dimensies relevant te maken voor de waarneming moeten ze worden opgerold (compactificatie) op kleine ruimten zoals Calabi–Yau-manifolds. Dit levert een veelvoud aan mogelijke 3+1-dimensionale vacua op, wat samen met andereparameters heeft geleid tot de zogeheten landschap van stringtheorieën, met mogelijke aantallen van orde 10^500.

Status en betekenis: stringtheorieën zijn mathematisch geïnspireerde pogingen tot een theorie van alles, maar ze hebben nog geen experimentele bevestiging gekregen. Ze leveren waardevolle wiskundige en conceptuele inzichten op, zoals de AdS/CFT-dualiteit en dualiteiten tussen verschillende theorieën, maar praktische tests blijven voorlopig beperkt.