A teoria das cordas: a história da supersimetria

Como consequência do sucesso do Modelo Padrão, a teoria das cordas não era necessária para explicar a física de partículas. Em vez disso, quase por acidente, os teóricos das cordas começaram a perceber que a teoria das cordas pode ser apenas a própria teoria de que iria resolver o problema da gravidade quântica.

Em 1974, o Modelo Padrão havia se tornado a explicação teórica da física de partículas e estava sendo confirmada no experimento após experimento. Com uma base estável, físicos teóricos agora olhou para novos mundos para conquistar, e muitos decidiram enfrentar o mesmo problema que afligia Albert Einstein para as últimas décadas de sua vida: a gravidade quântica.

O gráviton é encontrado escondido na teoria das cordas

O gravitão é uma partícula que, sob as previsões da teoria do campo unificado, que medeiam a força gravitacional. Em um sentido muito real, o gráviton é a força da gravidade. Uma constatação importante da teoria das cordas era que não só inclui o gráviton, mas exige a sua existência como uma das partículas sem massa discutidos anteriormente neste capítulo.

Em 1974, Joel Scherk e John Schwarz demonstraram que uma partícula sem massa de spin-2 em teoria superstring poderia realmente ser gravitão. Esta partícula foi representado por uma cadeia fechada (que se formou um loop), em oposição a uma cadeia aberta, em que as extremidades estão soltos. Ambos os tipos de cordas são demonstrados nesta figura.

A teoria das cordas exige que essas cadeias fechadas deve existir, embora pode ou não existem cordas abertas. Algumas versões da teoria das cordas são perfeitamente matematicamente consistente, mas contêm só as cadeias fechadas. Nenhuma teoria contém apenas cordas abertas, porque se você tem cordas abertas, você pode construir uma situação onde as extremidades das cordas conhecer uns aos outros e, voilà, existe uma cadeia fechada.

Do ponto de vista teórico, este foi surpreendente (no bom sentido). Em vez de tentar encaixar gravidade na teoria, o gráviton caiu como uma consequência natural. Se a teoria das supercordas era a lei fundamental da natureza, então é necessário a existência de gravidade de uma maneira que nenhuma outra teoria proposta já tinha feito!

A outra teoria da gravidade supersimétrica: supergravidade

supergravidade é o nome de teorias que tentam aplicar a supersimetria diretamente para a teoria da gravidade, sem o uso da teoria das cordas. Ao longo da década de 1970, este trabalho prosseguiu a um ritmo mais rápido do que a teoria das cordas, principalmente porque era popular, enquanto o campo da teoria das cordas havia se tornado uma cidade fantasma. teorias supergravidade provar importante no desenvolvimento posterior da teoria-M.

Em 1976, Daniel Freedman, Sergio Ferrara e Peter van Nieuwenhuizen aplicado supersimetria a teoria da gravidade de Einstein, resultando em uma teoria de supergravidade. Eles fizeram isso com a introdução do superparceiras do gráviton, o gravitino, na teoria da relatividade geral.

Com base neste trabalho, Eugene Cremmer, Joel Scherk, e Bernard Julia foram capazes de mostrar em 1978 que supergravity poderia ser escrito, em sua forma mais geral, como uma teoria de 11 dimensões. teorias supergravidade com mais de 11 dimensões se desfez.

Supergravidade em última análise, foi vítima de inconsistências matemáticas que assolaram teorias de gravidade mais quântica (que funcionou bem como uma teoria clássica, contanto que você manteve longe do reino quântico), deixando espaço para a teoria das supercordas a subir novamente em meados da década de 1980, mas não desapareceu completamente.

Os teóricos das cordas não recebem nenhum respeito

Durante o final dos anos 1970, os teóricos das cordas foram encontrando dificuldade para ser levado a sério, muito menos encontrar fixar o trabalho acadêmico. Enquanto a década progrediu, duas das principais forças por trás da teoria da corda seria executado em obstáculo após obstáculo na obtenção de uma cátedra seguro.

John Schwarz tinha sido negado a posse de Princeton em 1972 e passou os próximos 12 anos em CalTech em uma posição temporária, nunca tem certeza se o financiamento para seu trabalho seria renovado. Pierre Ramond, que tinha descoberto a supersimetria e teoria das cordas de salvamento ajudou a do esquecimento, foi negada a posse em Yale em 1976.

Perante o cenário de incerteza profissional, os poucos teóricos das cordas continuou seu trabalho até o final de 1970 e início de 1980, ajudando a lidar com alguns dos obstáculos dimensões extras em supergravidade e outras teorias, até o dia veio quando as mesas viradas e eles foram capazes de reivindicar o terreno elevado da física teórica.