- Теория квантовых струн
-
Теория квантовых струн
Тео́рия квантовых струн — направление теоретической и математической физики, изучающее динамику не точечных частиц, как большинство разделов физики, а одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых струн.
В рамках этой теории существует идея [1], что все фундаментальные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в бесконечном спектре возбуждений взаимодействующих квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10-33 см.
Квантовая теория струн возникла в начале 1970-х годов в результате осмысления формул Венециано.[2], найденных им в 1968 году и связанных со струнными моделями строения адронов. К 1974 году стало ясно, что струнные теории, основанные на формулах Венециано, реализуются в размерности пространства большей, чем 4: модель Венециано и модель Шапиро-Вирасоро (S-V) в размерности 26, а модель Рамо́на-Нэвь́ё/Шварца(R-NS) в 10, и все они предсказывают тахион.[3] Решение проблемы тахиона пришло после работ Весса и Зумино в 1974 году по пространственно-временной глобальной (не зависящей от координат П-В) суперсимметрии.[4]. Локализация суперсимметрии привела к многочисленным конструкциям супергравитации.[5] В 1977 году Глиоцци, Шерк и Олив (GSO проекция) ввели в модель R-NS специальную проекцию для струнных переменных, которая позволила устранить тахион и по существу давала суперсимметричную струну.[6]
В 1981 году Грину и Шварцу удалось описать GSO проекцию, в терминах D-мерной суперсимметрии и чуть позже ввести принцип устранения аномалий в теориях струн.[7]Тем не менее, несмотря на удивительную математическую красоту и целостность, для теории струн пока не нашли адекватный физический феномен. Возникшая для описания адронной физики, но не вполне подошедшая для этого, теория оказалась и в своего рода экспериментальном вакууме описания всех взаимодействий. Одна из основных проблем при попытке описать процедуру редукции струнных теорий из размерности 26 или 10 в низкоэнергетическую физику размерности 4 заключается в необъятном количестве вариантов компактификаций дополнительных измерений на Орбифолды или на многообразия Калаби-Яу.Нарастающая волна решений этой проблемы [8] с конца 1970-х и начала 1980-х годов превратилась в современный камень преткновения теории струн, известный под названием «проблема ландшафта».
Как бы то ни было, разработка теории струн стимулировала развитие математических конструкций, в основном алгебраической и дифференциальной геометрии, топологии, позволила занять достойное место теоретической физике в самой математике, а также глубже понять структуру предшествующих ей теорий и сущность материи и квантовой гравитации. Развитие теории струн продолжается и есть надежда, что недостающие элементы мозаики струнных теорий и недостающие феномены будут найдены в ближайшем будущем.
Содержание
Примечания
- ↑ Scherk J., Schwarz J.H. Nuсl.Phys. 1974, B81, 118
- ↑ Veneziano G., Nuovo Cim., 1968, 57A, 190 (также неопубликованная работа Suzuki M., 1968)
- ↑ Shapiro J. Phys. Rev., 1971, 33В, 361. Virasoro M. Phys. Rev., 1969, 177, 2309. Ramond P. Phys. Rev., 1971, D3, 2415. Neveu A.& Schwarz J. Nucl. Phys., 1971, B31, 86.Lovelace C. Phys. Rev., 1974, 34B, 500.
- ↑ Wess J., Zumino B. Nucl.Phys. 1974, B70, 39
- ↑ Supergravity 81 Cambridge University Press 1982. (Есть перевод: Введение в супергравитацию. Мир. 1985) Гельфанд Ю., Лихтман Е. 1971, ...Нарушение четности, Письма в ЖЭТФ, 13, 452.
- ↑ Gliozzi F., Sherk J., Ollive D. Nucl.Phys. 1977, B122, 253
- ↑ Green M.& Schwarz J. Nucl.Phys. 1981, B81, 253, Green M.& Schwarz J. Phys. Lett. 1984, 149B, 117
- ↑ Yau S., Witten E. Simposium on Anomalies, Geometry and Topology, 1985, WS, Singhapur, Witten E.and others Nuсl.Phys., 1985, B261, 678; 1986, B274, 286
См. также
Ссылки
- Шварц, Патрисия. «Официальный сайт теории струн» (The Official String Theory Web Site). Пер. с англ. С. А. Павлюченко. Ссылка проверена 17.07.2008.
- ArXiv.org — Последние результаты исследований физики высоких энергий(англ.). Ссылка проверена 17.07.2008.
- Chalmers, Matthew. Stringscape // Physics World. — 2007. — Т. 20. — № 9. — Наиболее свежий и достаточно обширный обзор современного состояния теории струн в популярном изложении. Ссылка проверена 17.07.2008.
Литература
Научно-популярная
- Хоукинг, Стив'н. Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр / Пер. с англ. Н. Смородинской.. — СПб.: Амфора, 2004. — 268 с. — ISBN 5-94278-564-3. Теории струн посвящена 10-я глава «Объединение физики».
Монографии, научные статьи и учебники
- Инстантоны, струны и конформная теория поля / Сборник статей под ред. А. А. Белавина. — М.: Физматлит, 2002. — 245 с. — ISBN 5-9221-0303-2 — Сборник состоит из статей, посвящённых вопросам современной квантовой теории поля (конформная симметрия критических явлений, факторизованное рассеяние в двумерных теориях, инстантоны и монополи в калибровочных теориях, взаимодействие релятивистских струн) и её математическому анализу (алгебраическая топология, теория представлений бесконечномерных алгебр Ли, теория квантовых групп и др.). Статьи были ранее опубликованы в отечественных и зарубежных периодических изданиях в период 1970—1990 гг.
- Бринк Л., Энно М. Принципы теории суперструн. — Новокузнецк: ИО НФМИ, 2000. — ISBN 5-8032-3337-4
- Грин М., Шварц Дж., Виттен Э. Теория суперструн. — М.: Мир, 1990. — Т. 1, 2.
- Каку, Мичио. Введение в теорию суперструн / пер. с англ. Г.Э. Арутюнова, А.Д. Попова, С.В. Чудова; под ред. И. Я. Арефьевой. — М.: Мир, 1999. — 624 с. — ISBN 5-03-002518-9
- Кетов, С. В. Введение в квантовую теорию струн и суперструн. — Новосибирск: Наука, 1990. — 368 с. ISBN 5-02-029660-0.
- Морозов, А. Ю. Теория струн — что это такое? // Успехи физических наук. Том 162, № 8. — М.: 1992, с. 83-175. Попытка описать предмет и метод теории струн в современном понимании этого слова, то есть всю совокупность вопросов, привлекающих внимание теоретиков, работающих в этой области. Упоминается струнная модель великого объединения фундаментальных взаимодействий, но говорится и о более широком струнном сценарии единой теории поля - концепции более математического характера, нацеленной на выяснение общих свойств классов эквивалентности модельной квантовой теории поля. Приводится также краткий словарь наиболее важных терминов, необычных для физической литературы, но часто встречающихся в статьях по теории струн.
- Поляков, А. М. Калибровочные поля и струны. — М.: ИТФ, 1995. — 300 с.
Wikimedia Foundation. 2010.