String Theory: Die Geschichte der Supersymmetry

Als Konsequenz aus dem Erfolg des Standardmodells wurde die String-Theorie nicht erklären Teilchenphysik benötigt. Stattdessen fast durch Zufall, begann Stringtheoretiker, dass die String-Theorie zu erkennen, könnte nur die sehr Theorie sein, die das Problem der Quantengravitation lösen würde.

Bis 1974 hatte das Standardmodell der theoretische Erklärung der Teilchenphysik werden und wurde im Experiment nach Experiment bestätigt werden. Mit einem stabilen Fundament, theoretische Physiker sah jetzt, neue Welten zu erobern, und viele beschlossen, das gleiche Problem in Angriff zu nehmen, die Albert Einstein für die letzten Jahrzehnte seines Lebens geärgert hatte: Quantengravitation.

Die Graviton ist gefunden in der Stringtheorie versteckt

Die Graviton ist ein Teilchen, das unter die Prognosen von einheitlichen Feldtheorie, die Gravitationskraft vermitteln würde. In einem sehr realen Sinn, das Graviton ist die Schwerkraft. Ein wichtiges Ergebnis der String-Theorie war, dass es nicht nur die Graviton umfasst, erfordert aber seine Existenz als eine der masselos Teilchen weiter oben in diesem Kapitel behandelt.

Joel Scherk und John Schwarz 1974 gezeigt, dass ein Spin-2 masselos Teilchen in Superstringtheorie tatsächlich das Graviton sein könnte. Dieses Teilchen wurde durch eine geschlossene Zeichenfolge dargestellt (die eine Schleife gebildet wird), die zu einem offenen Zeichenfolge im Gegensatz wo die Enden lose sind. Beide Arten von Strings sind in dieser Figur gezeigt.

Die String-Theorie verlangt, dass diese geschlossen Strings muss vorhanden sein, wenn auch offene Strings kann oder nicht vorhanden sind. Einige Versionen der Stringtheorie sind perfekt mathematisch konsistent, aber enthalten nur die geschlossenen Saiten. Keine Theorie nur offene Strings enthält, denn wenn man offenen Saiten haben, können Sie eine Situation konstruieren, wo die Enden der Saiten aufeinander treffen und voil # 224-, eine geschlossene Zeichenfolge vorhanden ist.

Von einem theoretischen Standpunkt aus, das war erstaunlich (in einem guten Weg). Anstatt zu versuchen, die Schwerkraft in die Theorie zu Schuhanzieher, fiel das Graviton als eine natürliche Folge aus. Wenn Superstringtheorie das Grundgesetz der Natur war, dann benötigt er die Existenz der Schwerkraft in einer Weise, dass keine andere vorgeschlagene Theorie jemals getan hatte!

Die andere Theorie supersymmetrischen Schwerkraft: Supergravitation

Supergravitation für Theorien ist der Name, den die Super direkt an die Theorie der Schwerkraft, ohne die Verwendung der Stringtheorie anzuwenden versuchen. Während Ende der 1970er Jahre ging diese Arbeit in einem schnelleren Tempo als die String-Theorie, vor allem, weil es populär war, während der String-Theorie Lager eine Geisterstadt geworden war. Supergravitationstheorien beweisen wichtig in der späteren Entwicklung von M-Theorie.

Im Jahr 1976 angewendet Daniel Freedman, Sergio Ferrara, und Peter van Nieuwenhuizen Supersymmetrie zu Einsteinsche Gravitationstheorie, was zu einer Theorie der Supergravitation. Sie taten dies, indem Sie die Superpartner der Graviton Einführung der Gravitino, in die allgemeine Relativitätstheorie.

Aufbauend auf dieser Arbeit, Eugene Cremmer, Joel Scherk und Bernard Julia waren im Jahr 1978 zeigen können, dass Supergravitations geschrieben werden konnte, in seiner allgemeinsten Form, als ein 11-dimensionale Theorie. Supergravitationstheorien mit mehr als 11 Dimensionen fiel auseinander.

Supergravitation fiel schließlich zum Opfer der mathematischen Inkonsistenzen, die meisten Quantengravitationstheorien geplagt (es hat gut funktioniert wie eine klassische Theorie, so lange wie Sie es weg von der Quantenreich gehalten), so dass Raum für die Superstring-Theorie in der Mitte der 1980er Jahre wieder zu steigen, aber es ging nicht ganz weg.

String-Theoretiker nicht bekommen keinen Respekt

In den späten 1970er Jahren wurden der Suche nach Stringtheoretiker schwer es ernst genommen zu werden, geschweige denn finden wissenschaftliche Arbeit zu sichern. Während das Jahrzehnt Fortschritte gemacht, zwei der wichtigsten Kräfte hinter der Stringtheorie würde immer eine sichere Professur in Hürde nach Hürde laufen.

John Schwarz hatte im Jahr 1972 verweigert Amtszeit an der Princeton worden und verbrachte die nächsten 12 Jahre bei Caltech in einer temporären Position, nie sicher, ob die Mittel für seine Arbeit würde erneuert. Pierre Ramond, der Supersymmetrie und half Rettungs String-Theorie aus der Vergessenheit entdeckt hatte, wurde 1976 Amtszeit an der Yale verweigert.

Vor dem Hintergrund der beruflichen Unsicherheit, die wenigen Stringtheoretiker setzten ihre Arbeit durch den späten 1970er und frühen 1980er Jahren, zu helfen Deal mit einigen der zusätzlichen dimensionalen Hürden in Supergravitation und anderen Theorien, bis der Tag kam, als das Blatt gewendet und sie waren in der Lage zu erheben Anspruch auf den Anhöhen der theoretischen Physik.