De snaartheorie is een wiskundige theorie die probeert bepaalde fenomenen te verklaren die momenteel niet verklaarbaar zijn onder het standaardmodel van de kwantumfysica.
De basis van snaartheorie
In de kern gebruikt de snaartheorie een model van eendimensionale snaren in plaats van de deeltjes van de kwantumfysica. Deze snaren, de grootte van de Plank lengte (10-35 m), trillen op specifieke resonantiefrequenties. Sommige recente versies van de snaartheorie hebben voorspeld dat de snaren een langere lengte kunnen hebben tot bijna een millimeter groot, wat zou betekenen dat ze zich in het rijk bevinden dat experimenten kunnen detecteren hen. De formules die voortvloeien uit de snaartheorie voorspellen meer dan vier dimensies (10 of 11 in de meest voorkomende) varianten, hoewel één versie 26 afmetingen vereist), maar de extra afmetingen zijn "opgerold" binnen de Planck lengte.
Naast de snaren bevat de snaartheorie nog een ander soort fundamenteel object genaamd a braan, die veel meer dimensies kunnen hebben. In sommige 'braneworld-scenario's' zit ons universum eigenlijk 'vast' in een 3-dimensionale brane (een 3-brane genoemd).
De snaartheorie werd oorspronkelijk ontwikkeld in de jaren '70 in een poging om inconsistenties met het energiegedrag van hadrons en andere te verklaren fundamentele deeltjes van de natuurkunde.
Zoals met veel van de kwantumfysica, kan de wiskunde die van toepassing is op snaartheorie niet uniek worden opgelost. Natuurkundigen moeten de verstoringstheorie toepassen om een reeks benaderde oplossingen te verkrijgen. Dergelijke oplossingen omvatten natuurlijk aannames die al dan niet waar zijn.
De drijvende hoop achter dit werk is dat het zal resulteren in een 'theorie van alles', inclusief een oplossing voor het probleem van kwantumzwaartekracht, en verzoenen kwantumfysica met algemene relativiteit, waardoor de fundamentele krachten van de natuurkunde.
Varianten van snaartheorie
De oorspronkelijke snaartheorie was alleen gericht op boson deeltjes.
Superstring-theorie (afkorting van "supersymmetric string theory") omvat bosonen met een ander deeltje, fermionen, evenals supersymmetrie om de zwaartekracht te modelleren. Er zijn vijf onafhankelijke superstring-theorieën:
- Type 1
- Type IIA
- Type IIB
- Type HO
- Type HE
M-theorie: Een superstring-theorie, voorgesteld in 1995, die de modellen van Type I, Type IIA, Type IIB, Type HO en Type HE probeert te consolideren als varianten van hetzelfde fundamentele fysieke model.
Een gevolg van het onderzoek in de snaartheorie is het besef dat er een enorm aantal mogelijke theorieën kunnen zijn geconstrueerd, waardoor sommigen zich afvroegen of deze benadering ooit de "theorie van alles" zal ontwikkelen die veel onderzoekers oorspronkelijk gehoopt. In plaats daarvan zijn veel onderzoekers van mening dat ze een enorm snaartheorielandschap beschrijven van mogelijke theoretische structuren, waarvan er vele ons universum niet beschrijven.
Onderzoek in snaartheorie
Op dit moment heeft de snaartheorie geen voorspelling gedaan die niet ook wordt verklaard door een alternatieve theorie. Het is niet specifiek bewezen of vervalst, hoewel het wiskundige kenmerken heeft die het veel natuurkundigen aanspreken.
Een aantal voorgestelde experimenten heeft mogelijk de mogelijkheid om 'stringeffecten' weer te geven. De energie die nodig is voor veel van dergelijke experimenten is momenteel niet verkrijgbaar, hoewel sommige in de nabije toekomst mogelijk zijn, zoals mogelijke waarnemingen van zwart gaten.
Alleen de tijd zal uitwijzen of de snaartheorie een dominante plaats in de wetenschap zal kunnen innemen, naast het inspireren van de harten en geesten van veel natuurkundigen.