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Teoria das supercordas

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A teoria das supercordas, ou teoria das cordas supersimétricas, é uma versão da teoria das cordas, que incorpora férmions e supersimetria.[1]

Essa teoria requer um mundo de 10 dimensões,[2] com algumas enroladas em um nível microscópico e algumas dimensões "grandes" que percebemos como "real". Caso contrário, há efeitos quânticos que tornam a teoria inconsistente ou 'anômala'. Em 10 dimensões do espaço-tempo, os efeitos podem precisamente se cancelar deixando a teoria livre de anomalias. Entretanto, ela cria um mundo onde a distinção entre o espaço e o tempo é falacioso (como descrito pela relatividade geral). Um mundo onde, de fato, a própria noção de espaço-tempo desaparece.

No caso da teoria das cordas, a consistência requer que o espaço-tempo tenha 10 dimensões (espaço regular 3D + 1 tempo + hiperespaço 6D).[3][4] No espaço-tempo de 10 dimensões da teoria das supercordas, ainda é observado apenas um espaço-tempo tetra-dimensional. Para, de alguma forma, as supercordas descrever o nosso universo, as 6 dimensões extras se enrolam em um pequeno espaço compacto. Se o tamanho do espaço compacto é da ordem da escala das cordas (10−33 cm), não seriamos capazes de detectar a presença destas dimensões extras diretamente - elas são muito pequenas. O resultado final é que voltamos ao nosso familiar (3D + 1T) mundo dimensional, mas há uma "bola" muito pequena de 6 espaços dimensional associada a cada ponto do nosso universo tetra-dimensional.

No início de 1980, Edward Witten descobriu que a maioria das teorias da gravidade quântica não poderia acomodar fermiões quirais como o neutrino.[5] Isso levou-o, em colaboração com Luis Alvarez-Gaume, a estudar as violações das leis de conservação nas teorias de gravidade com anomalias,[6] concluindo que o tipo I da teorias de cordas era inconsistente. Green e Schwarz descobriram uma contribuição para a anomalia[7] que Witten e Alvarez-Gaume não tinham visto, que restringiu o grupo de calibre do tipo da teoria das cordas a ser SO(32).[8] Ao começar a entender este cálculo, Edward Witten convenceu-se de que a teoria das cordas era realmente uma teoria consistente da gravidade, e tornou-se um grande defensor das supercordas. Seguindo o exemplo de Witten, entre 1984 e 1986, centenas de físicos começaram a trabalhar neste campo, e isso às vezes é chamada a primeira revolução das supercordas.[9]

Em 1995, na conferência anual dos teóricos das cordas da Universidade do Sul da Califórnia (USC), Edward Witten fez um discurso sobre a teoria das cordas que, em essência, uniu as cinco teorias das cordas que existiam na época,dando origem a uma nova teoria dimensional com 11 dimensões, chamada teoria-M. A Teoria-M também foi prefigurado na obra de Paul Townsend[10] aproximadamente ao mesmo tempo. A onda de atividade que começou neste momento é às vezes designada de segunda revolução das supercordas.[11] A teoria-M tem o mérito de englobar as teorias de super-cordas e de constituir um quadro de trabalho muito elegante e abrangente. No entanto, tal como as super-cordas, estamos muito longe de poder testar experimentalmente esta teoria.[12]

5 tipos de teorias

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Em termos da teoria de perturbação de acoplamento fraco parece haver apenas cinco consistentes teorias das supercordas conhecidas como: Tipo I SO(32) [nota 1],[13] Tipo IIA, Tipo IIB[nota 2], Tipo Heterótica SO(32) e Heterótica E8×E8 [nota 3].[14]

 

Supercordas

Tipo

Dimensões do

espaço-tempo

Detalhes - Supersimetria entre as forças e matéria

I

10

Ambas com cordas abertas e fechadas. Inexistência de taquiões. O grupo de simetria é SO(32).

IIA

10

Apenas cordas fechadas vinculadas às D-branas. Inexistência de taquiões. Fermiões sem massa não são quirais.

IIB

10

Apenas cordas fechadas vinculadas a D-branas. Inexistência de taquiões. Fermiões sem massa quirais.

HO

10

Apenas com cordas Abertas em expansão . Sem taquiões. Heterotíco, i.e, os movimentos direitos e esquerdo da corda divergem. O grupo simétrico é SO(32).

HE

10

Somente com cordas fechadas. Sem taquiões. Heterotico. Grupo de simetria E8xE8.

Notas

  1. Teoria das cordas Tipo I com a acoplamento de corda constante é equivalente a corda heterótica SO(32) com o acoplamento . Esta equivalência é conhecido como S-dualidade (dualidade forte-fraca)
  2. A teoria das cordas do Tipo II é um termo unificado que inclui tanto cordas tipo IIA e cordas tipo IIB. Em baixas energias, a teoria das cordas do tipo IIA é descrita por supergravidade do tipo IIA em dez dimensões, que é uma teoria não-quiral (ou seja simétrica esquerda-direita) com (1,1) d = 10 supersimetria; o fato de que as anomalias nesta teoria se cancelam é, por conseguinte, trivial.
  3. Na Teoria das cordas heterótica tem 2 tipos de cordas: Tipo Heterótica SO(32) e o tipo Heterótica E8×E8, abreviadas como HO e HE

Referências

  1. NASA Official: Phil Newman (5 de julho de 2005). «Superstrings». High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. Consultado em 12 de setembro de 2014 
  2. Witten, Edward (1995). "String theory dynamics in various dimensions". Nuclear Physics B 443 (1): 85–126.
  3. D = 10 dimensão crítica foi originalmente descoberto por John H. Schwarz in Schwarz, J. H. (1972). "Physical states and pomeron poles in the dual pion model". Nuclear Physics, B46(1), 61–74.
  4. Zinn-Justin, Jean (1996). Quantum field theory and critical phenomena. Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-851882-X 
  5. Lemonick, Michael (26 de abril de 2004). «Edward Witten». Time. Consultado em 1 de novembro de 2011 
  6. invitation to quantum field theory por Luis Álvarez-Gaumé
  7. 2 The Green–Schwarz Superstring: A Brief Motivation por Joan Simón em Living Rev. Relativity' No 15, pg. 3 (2012)
  8. & INFLATION Luis Alvarez-Gaume na "Warsaw lectures" de 3 a 6 de fevereiro de 2010
  9. Anomalies por Edward Witten & Luis Alvarez-Gaume] em 1984
  10. Paul Townsend
  11. Bit of Physics History: Ed Witten Introduces M-Theory em 12-3-2014 por Sean Carroll
  12. Unificação: À procura da Teoria de Tudo publicado pelo "CFTC - Centro de Física Teórica e Computacional"
  13. Frenkel, Edward (2009). "Gauge theory and Langlands duality". Seminaire Bourbaki, p.2
  14. John M. Pierre (Set. 1998). «Supersymmetric Strings». Society for Science & the Public 
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