SnaarTheorie
Onderwerp:
Al dik 30 jaar zijn fysici bezig om de algemene relativiteitstheorie (ART) en de Quantum Mechanica (QM) te verenigen tot één centrale theorie: de snaartheorie. Aan de Rijksuniversiteit in Groningen (RUG) wordt ook druk aan deze theorie gewerkt. Wat houdt nou precies die snaartheorie in, en waarom is het zo lastig om de ART en de QM te verenigen? En bovenal, waar is dat goed voor?
Waar de QM en ART elkaar tegenspreken
Nu komt het cruciale: de ART zegt dat in een lege ruimtetijd de ruimtetijd volledig vlak is, hoe ver je ook inzoomt. Er is immers geen energie aanwezig. Maar de QM vertelt je, dat er op heel kleine schaal constant deeltjes worden gecreëerd en vernietigt. En deze deeltjes hebben toch invloed op de ruimtetijd ! Hoewel die deeltjes maar heel kort bestaan, krommen ze op erg kleine schaal de ruimtetijd aanzienlijk.Op dit niveau wordt de ruimtetijd door beide theorieën afzonderlijk niet meer goed beschreven. En dus is er een vereniging nodig.
Van punten naar snaren
De QM behandelt deeltjes als punten zonder afmetingen, en dus zonder innerlijke structuur. De snaartheoretici bedachten dat op zeer kleine schaal die deeltjes misschien wel snaartjes zijn, en dus toch een structuur zouden hebben.
Op grote schaal merk je weinig van die snaareigenschappen, maar op kleine schaal wordt deze structuur belangrijk. Het idee is dat de manier waarop zo’n snaar trilt, de deeltjeseigenschappen bepaalt, zoals de massa. Toen dit werd uitgewerkt, bleken er twee opmerkelijke eigenschappen te zijn van dit model:
- Er was een deeltje in het model bijgekomen, wat precies de eigenschap had die je verwacht van een zwaartekrachtsdeeltje (het zogenaamde graviton).
- Om de vergelijkingen kloppend te maken, had je meerdere ruimtelijke dimensies nodig.
In dit model wordt de zwaartekracht kennelijk als een deeltje weergegeven, in plaats van de manier waarop de ART de zwaartekracht beschrijft. Dit model omvat dus zowel de QM als de ART! Alleen bleken die extra dimensies een probleem te zijn. Het aantal manieren waarop je deze in je model kon stoppen was reusachtig groot. Tot op de dag van vandaag zijn fysici bezig om deze, en andere complicaties, weg te werken. Maar als de snaartheorie juist blijkt te zijn, dan zijn er dus extra ruimtelijke dimensies: in totaal 9, om precies te zijn. In het dagelijks leven heb je maar te maken met 3, en geen 9. Dit kun je verklaren aan de hand van de grootte van de dimensies. Deze zijn zo klein, dat je heel ver moet inzoomen wil je de structuur ervan zien.
Conclusie
Nu weet je waar de twee theoriën elkaar tegenspreken. En hopelijk is het duidelijk geworden waarom er zo druk naar een theorie wordt gezocht die de QM en de ART verenigt. Is de snaartheorie de juiste theorie hiervoor? Dat is nog niet te zeggen. Maar het is op dit moment de meest aantrekkelijke kandidaat voor een theorie die alle krachten verenigt.