1 / 47

sNAARTHEORIE

Marcel Vonk Museum Boerhaave , 10 mei 2010. sNAARTHEORIE. Snaartheorie. Waarom snaartheorie? Omdat relativiteit en quantummechanica niet samengaan. Hoe werkt snaartheorie? Puntdeeltjes worden snaren. Werkt snaartheorie? Dat hangt ervan af wie je het vraagt… En is er meer? …veel meer!

taji
Download Presentation

sNAARTHEORIE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Marcel Vonk Museum Boerhaave, 10 mei 2010 sNAARTHEORIE

  2. Snaartheorie • Waarom snaartheorie? Omdat relativiteit en quantummechanica niet samengaan. • Hoe werkt snaartheorie? Puntdeeltjes worden snaren. • Werkt snaartheorie? Dat hangt ervan af wie je het vraagt… • En is er meer? …veel meer! Sterrenkunde, wiskunde,…

  3. Waarom snaartheorie?

  4. Waarom snaartheorie? • Materiedeeltjes • Krachten Ons beeld van de natuur bestaat van oudsher uit twee ingrediënten:

  5. Waarom snaartheorie? • Krachten Elektromagnetisme Zwaartekracht Sterke kernkracht Zwakke kernkracht Ons beeld van de natuur bestaat van oudsher uit twee ingrediënten:

  6. Waarom snaartheorie? • Materiedeeltjes Elektronen Quarks Muonen Neutrino’s Higgs … Ons beeld van de natuur bestaat van oudsher uit twee ingrediënten:

  7. Waarom snaartheorie? • Materiedeeltjes Elektronen Quarks Muonen Neutrino’s Higgs … • Krachten Elektromagnetisme Zwaartekracht Sterke kernkracht Zwakke kernkracht Ons beeld van de natuur bestaat van oudsher uit twee ingrediënten:

  8. Waarom snaartheorie? • Quantummechanica • Relativiteitstheorie In de 20e eeuw leerden we hoe we het gedrag van deze ingrediënten kunnen beschrijven:

  9. Waarom snaartheorie? • Materiedeeltjes • Krachten De quantummechanica maakt duidelijk dat het onderscheid in de natuur niet groot is:

  10. Waarom snaartheorie? • Materiedeeltjes (elektron) • Krachten (elektrisch veld) De quantummechanica maakt duidelijk dat het onderscheid niet groot is: FERMIONEN BOSONEN (foton)

  11. Waarom snaartheorie? De relativiteitstheorie maakt duidelijk dat één kracht anders is dan de andere: Zwaartekracht…

  12. Waarom snaartheorie? De relativiteitstheorie maakt duidelijk dat één kracht anders is dan de andere: …is kromming van de ruimte

  13. Waarom snaartheorie? De relativiteitstheorie maakt duidelijk dat één kracht anders is dan de andere: …is kromming van de ruimtetijd

  14. Waarom snaartheorie? • Krachten Elektromagnetisme Zwaartekracht Sterke kernkracht Zwakke kernkracht De vier krachten in de natuur vallen uiteen in twee groepen:

  15. Waarom snaartheorie? • “Quantumkrachten” Elektromagnetisme Zwaartekracht Sterke kernkracht Zwakke kernkracht De vier krachten in de natuur vallen uiteen in twee groepen:

  16. Waarom snaartheorie? • Relativiteitstheorie Elektromagnetisme Zwaartekracht Sterke kernkracht Zwakke kernkracht De vier krachten in de natuur vallen uiteen in twee groepen:

  17. Waarom snaartheorie? • Zo’n theorie moet de zwaartekracht beschrijven op dezelfde schaal als de quantumkrachten. • Is dit nodig? Ja! Bijvoorbeeld bij de beschrijving van zwarte gaten en de Oerknal. • Ook bij het zwaartekrachtveld hoort dan dus een deeltje, het graviton. • Maar: de wiskundige beschrijving van dit quantumdeeltje levert onzin op! Is er een “theorie van alles” die alle vier de krachten beschrijft?

  18. Waarom snaartheorie? Kortom: een wiskundige beschrijving van de zwaartekracht als quantumtheorie van puntdeeltjes levert allerlei problemen op. Daarom snaartheorie!

  19. Hoe werkt snaartheorie?

  20. Hoe werkt snaartheorie? Een simpel idee, met een lange geschiedenis, en grote gevolgen!

  21. Hoe werkt snaartheorie? Een simpel idee… Puntdeeltjes vervangen door snaren

  22. Hoe werkt snaartheorie? Een simpel idee… 10-35 m 10-19 m In de dagelijkse waarneming geen verschil

  23. Hoe werkt snaartheorie? Een simpel idee… In de berekeningen een enorm verschil!

  24. Hoe werkt snaartheorie? …met een lange geschiedenis… Nambu, Susskind, Nielsen: snaren! Scherk, Schwarz: zwaartekracht! Veneziano: formule

  25. Hoe werkt snaartheorie? Het idee blijkt te werken, maar er moeten twee grote problemen overwonnen worden: • Tachyonen • 10 dimensies …en grote gevolgen!

  26. Hoe werkt snaartheorie? Tachyonen: • Elke trilling van de snaar komt overeen met een ander deeltje. • Hoe meer trilling, hoe groter de massa (E=mc2) • Van een niet-trillende snaar blijkt de massa de wortel van een negatief getal te zijn… • Als we toch doorrekenen vinden we een deeltje dat sneller gaat dan het licht, of terug in de tijd! …en grote gevolgen!

  27. Hoe werkt snaartheorie? Tachyonen: • De oplossing: neem aan dat de theorie een symmetrie heeft. • Supersymmetrie: verwissel bosonen en fermionen • Gebruik alleen bepaalde symmetrische toestanden: GSO-projectie. • Nu bevat de theorie geen tachyonen! …en grote gevolgen!

  28. Hoe werkt snaartheorie? Extra dimensies: • Ons heelal heeft 3 dimensies; 4 als we de tijd meetellen. • Snaartheorie heeft alleen de juiste symmetrieën als we de theorie in 10 dimensies formuleren. • Met extra dimensies valt prima te rekenen… • …maar waarom zien we ze niet??? …en grote gevolgen!

  29. Hoe werkt snaartheorie? Extra dimensies: • Oplossing 1: rol de extra dimensies op! • Om 6 dimensies kwijt te raken maar supersymmetrie te behouden gebruiken we een Calabi-Yauvariëteit. …en grote gevolgen!

  30. Hoe werkt snaartheorie? Extra dimensies: • Oplossing 1: rol de extra dimensies op! • Oplossing 2: een braanwereld • Resultaat: een 4-dimensionaal heelal zonder tachyonen …en grote gevolgen!

  31. Werkt snaartheorie?

  32. Werkt snaartheorie? De theorie geeft een quantumbeschrijving van de zwaartekracht. Kunnen we ook de overige bouwstenen van de natuur beschrijven?

  33. Werkt snaartheorie? De deeltjes en krachten die we in 4 dimensies zien hangen af van de compactificatie.

  34. Werkt snaartheorie? Er zijn zeker 10500 compactificaties mogelijk. 100000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000

  35. Werkt snaartheorie? • Elke compactificatie levert andere natuurwetten • Een werkende is nog altijd niet gevonden • Er zouden onnoemelijk veel “juiste” kunnen zijn • De theorie verliest haar voorspellende waarde Er zijn zeker 10500 compactificaties mogelijk.

  36. Werkt snaartheorie? • Andere theorieën zijn nauwelijks in staat de quantumzwaartekracht te beschrijven • We zijn dichtbij een “juiste” theorie • Er kunnen allerlei selectiemechanismen zijn • 10500 is groot, maar niet onmogelijk groot Een meer optimistische kijk:

  37. En is er meer?

  38. En is er meer? • Holografisch principe: beschrijf 4-dimensionale theorieën zonder zwaartekracht met snaartheorie Snaartheorie heeft talloze toepassingen

  39. En is er meer? • Sterrenkunde en kosmologie: oerknal, 4 dimensies, zwarte gaten, … Snaartheorie heeft talloze toepassingen

  40. En is er meer? • Sterrenkunde en wiskunde: knoopinvarianten, tellen van krommen op Calabi-Yauvariëteiten, … Snaartheorie heeft talloze toepassingen

  41. En is er meer? Snaartheorie heeft talloze toepassingen Zelfs als de theorie als “theorie van alles” niet zou werken zijn alleen de toepassingen nog meer dan de moeite waard!

  42. Kortom…

  43. Snaartheorie • Waarom snaartheorie? Omdat relativiteit en quantummechanica niet samengaan. • Hoe werkt snaartheorie? Puntdeeltjes worden snaren. • Werkt snaartheorie? Dat hangt ervan af wie je het vraagt… • En is er meer? …veel meer! Sterrenkunde, wiskunde,…

  44. Meer weten?

More Related