String Theorie erklärt Materie und Masse
Eines der wichtigsten Ziele der aktuellen Stringtheorie Forschung ist es, eine Lösung der String-Theorie zu konstruieren, die die Teilchen enthält, die tatsächlich in unserem Universum existieren.
Die String-Theorie begann als eine Theorie Teilchen zu erklären, wie Hadronen, wie die verschiedenen höheren Schwingungsmoden eines Strings. In den meisten aktuellen Formulierungen der Stringtheorie, die Materie in unserem Universum beobachtet kommt von den niedrigsten Energie Schwingungen der Saiten und branes. (Die höheren Energieschwingungen repräsentieren mehr energetischen Teilchen, die derzeit nicht in unserem Universum existieren.)
Die Masse dieser fundamentalen Teilchen kommt von den Möglichkeiten, die diese Zeichenfolge und branes in die zusätzlichen Dimensionen eingewickelt werden, die in der Theorie kompaktifiziert sind, in einer Weise, die eher chaotisch und detailliert sind.
Ein Beispiel eines vereinfachten Fall betrachtet, wo die zusätzlichen Dimensionen sind in der Form eines Donut oben gekräuselt (genannt Wulst Mathematiker und Physiker), wie in dieser Figur.
Streicher wickeln um zusätzliche Dimensionen Partikel mit unterschiedlichen Massen zu schaffen. Eine Zeichenfolge, hat zwei Möglichkeiten zu wickeln einmal um diese Form:
Eine kurze Schleife um das Rohr durch die Mitte des Donut
Eine lange Schleife Wickeln um die gesamte Länge des Donut (wie ein String wickelt sich um ein Jo-Jo)
Die kurze Schleife würde eine leichtere Teilchen sein, während die lange Schleife eine schwerere Teilchen ist. Wie Sie Strings um die torusförmige kompaktifiziert Dimensionen wickeln, erhalten Sie neue Teilchen mit verschiedenen Massen.
Einer der wichtigsten Gründe dafür, dass die Stringtheorie auf gefangen hat, ist, dass diese Idee - dass Länge übersetzt in Masse - so einfach ist und elegant. Die kompaktifiziert Dimensionen in der Stringtheorie sind sehr viel aufwendiger als eine einfache Torus, aber sie funktionieren auf die gleiche Art und Weise im Prinzip.
Es ist sogar möglich (wenn auch schwieriger zu visualisieren) für eine Zeichenfolge gleichzeitig in beide Richtungen zu wickeln - das würde wiederum noch mit einem weiteren Massen ein anderes Teilchen geben. Branes kann auch um zusätzliche Dimensionen wickeln, wodurch noch mehr Möglichkeiten.