De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Marcel Vonk Museum Boerhaave, 10 mei 2010. Snaartheorie  Waarom snaartheorie? Omdat relativiteit en quantummechanica niet samengaan.  Hoe werkt snaartheorie?

Verwante presentaties


Presentatie over: "Marcel Vonk Museum Boerhaave, 10 mei 2010. Snaartheorie  Waarom snaartheorie? Omdat relativiteit en quantummechanica niet samengaan.  Hoe werkt snaartheorie?"— Transcript van de presentatie:

1 Marcel Vonk Museum Boerhaave, 10 mei 2010

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

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 … Ons beeld van de natuur bestaat van oudsher uit twee ingrediënten:  Krachten Elektromagnetisme Zwaartekracht Sterke kernkracht Zwakke kernkracht

8 Waarom snaartheorie?  Quantummechanica  Relativiteitstheorie In de 20 e 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: (foton) BOSONENFERMIONEN

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 ruimte tijd

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

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

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

17 Waarom snaartheorie? Is er een “theorie van alles” die alle vier de krachten beschrijft?  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!

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

19

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… In de dagelijkse waarneming geen verschil m m

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

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

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

26 Hoe werkt snaartheorie? …en grote gevolgen! Tachyonen:  Elke trilling van de snaar komt overeen met een ander deeltje.  Hoe meer trilling, hoe groter de massa (E=mc 2 )  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!

27 Hoe werkt snaartheorie? …en grote gevolgen! 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!

28 Hoe werkt snaartheorie? …en grote gevolgen! 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???

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

30

31

32

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

34

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

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

37 Werkt snaartheorie? Er zijn zeker compactificaties mogelijk

38 Werkt snaartheorie? Er zijn zeker compactificaties mogelijk.  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

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

40

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

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

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

44 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!

45

46 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,…

47 Meer weten?


Download ppt "Marcel Vonk Museum Boerhaave, 10 mei 2010. Snaartheorie  Waarom snaartheorie? Omdat relativiteit en quantummechanica niet samengaan.  Hoe werkt snaartheorie?"

Verwante presentaties


Ads door Google