Презентация по теме "Теория струн"

• 1 слайд

  Теория Струн
  Презентацию подготовил: Аргунов Е.В.
  Руководитель: Денискина Е.В.
  п. Сангар 2016 год
  МБОУ «Сангарская СОШ №1»
  

• 2 слайд

  Цель: донести и разобрать для легкого понимания данную тему для школьника.
  
  

• 3 слайд

  Понятие
  Теория струн — это тонкая нить, соединяющая теорию относительности (или Общую Теорию Относительности — ОТО) и квантовую физику. Обе эти отрасли появились совсем недавно в масштабах науки, поэтому даже научной литературы пока не слишком много по данным отраслям. И, если теория относительности еще имеет под собой какую-то базу, проверенную временем, то квантовый раздел физики в этом плане еще совсем молод. Давайте для начала разберемся в двух этих отраслях.
  
  
  
  

• 4 слайд

  Суть
  
  Согласно теории струн, весь мир строится не из частиц, как считается сегодня, а из бесконечно тонких объектов длиною в 10^−35 м, имеющих способность совершать колебания, что позволяет провести аналогию со струнами. При помощи сложного математического механизма эти колебания можно связать с энергией, а значит и с массой, другими словами любая частица возникает в результате того или иного типа колебания квантовой струны.
  
  

• 5 слайд

• 6 слайд

  Чтобы понять основную идею теории струн, сначала нужно немного вникнуть в суть её ближайшего конкурента - стандартной модели. В СМ предполагается, что материя и взаимодействия описываются определенным набором частиц, которые можно поделить на следующие группы: кварки, лептоны, бозоны. Ключевое слово здесь - частицы, то есть минимально возможные в нашем мире микрообъекты, которые невозможно поделить на части, в общем кирпичики мироздания.
  

• 7 слайд

  Отличие ТС состоит в том, что в ней такими кирпичиками выступают не частицы а ультрамикроскопические квантовые струны, которые совершают колебания. Причем разные режимы колебаний (а стало быть, разные частоты колебаний) соответствуют различным частицам стандартной модели ( так как у всех частиц в СМ разные энергии). Здесь важно понимать, что струна не представляет собой никакую материю, а по сути является энергией, и поэтому ТС как бы намекает, что всё, что существует, состоит из энергии.
  

• 8 слайд

• 9 слайд

  Проблемы и особенности
  
  Как и любая неподтвержденная теория, теория струн имеет ряд проблем, которые говорят о том, что она требует доработки. В число этих проблем входит, к примеру, таковая — в результате вычислений математически был новый тип частиц, которые не могут существовать в природе – тахионы, квадрат массы которых меньше нуля, а скорость перемещения превышает скорость света.
  
  

• 10 слайд

  Другой же важной проблемой, или скорее особенностью есть существование теории струн лишь в 10-мерном пространстве. Почему же мы воспринимаем другие измерения? – Ученые пришли к выводу, что на очень маленьких масштабах эти пространства сворачиваются и замыкаются сами по себе, в результате чего нам не удается их определить.
  

• 11 слайд

  Одна из причин, почему мы не можем наблюдать остальные измерения — локализация — состоит в том, что дополнительные измерения не столь малы, однако в силу ряда причин все частицы нашего мира локализованы на четырёхмерном листе в многомерной вселенной (мультивселенной) и не могут его покинуть. Этот четырёхмерный лист (брана) и есть наблюдаемая часть мультивселенной. Поскольку мы, как и вся наша техника, состоим из обычных частиц, то мы в принципе неспособны взглянуть вовне.
  

• 12 слайд

  Единственная возможность обнаружить присутствие дополнительных измерений — гравитация. Гравитация, будучи результатом искривления пространства-времени, не локализована на бране, и потому гравитоны и микроскопические чёрные дыры могут выходить вовне. В наблюдаемом мире такой процесс будет выглядеть как внезапное исчезновение энергии и импульса, уносимых этими объектами.
  

• 13 слайд

• 14 слайд

  Примечание
  Комплексное n-мерное пространство Калаби — Яу является 2n-мерным римановым многообразием с риччи-плоской метрикой и дополнительной симплектической структурой.
  Риччи измеряет деформацию объёма, то есть степень отличия n-мерных областей n-мерного многообразия от аналогичных областей евклидова пространства. См. геометрический смысл тензора Риччи.
  
  
  

• 15 слайд

  Развитие теории
  
  Существует два типа частиц: фермионы — частицы вещества, и бозоны – переносчики взаимодействия. К примеру, фотон является бозоном, переносящим электромагнитное взаимодействие, гравитон – гравитационное, или тот же бозон Хиггса, распространяющий взаимодействие с полем Хиггса. Так вот если теория струн учитывала лишь бозоны, то теория суперструн также учла и фермионы, что позволило избавиться от тахионов.
  
  

• 16 слайд

  Конечный вариант принципа суперструн разработан Эдвардом Виттеном и называется «м-теория», согласно которой для объединения всех различных версий суперструнной теории следует ввести 11-тое измерение.
  На этом, пожалуй, можно и закончить. Работы по решению проблем и доработки имеющейся математической модели усердно ведутся физиками-теоретиками разных стран мира. Возможно, вскоре мы наконец-то сможем понять структуру окружающего нас мира, однако оглядываясь на объем и сложность вышесказанного, очевидно, что полученное описание мира не будет понятно без определенной базы знаний в области физики и математики.
  
  

• 17 слайд

• 18 слайд

  Самую простую, хотя, может, и не очень удачную аналогию, какую я могу придумать для пущей наглядности - это огонь: когда вы на него смотрите, кажется, что он материален, вроде бы как объект, который можно потрогать, но на деле - просто энергия, которую нельзя потрогать. Только в отличие от огня, через струну или струны нельзя пропустить руку, так как колеблющаяся струна - это как бы возбужденное состояние пространства, которое становится осязаемым.
  

• 19 слайд

  Кстати, важно отметить, что теория струн претендует на теорию всего. Например, стандартная модель, которая сегодня довольно неплохо подтверждается, способна описать три фундаментальных взаимодействия из четырех: электромагнитное, слабое и сильное, но с гравитацией стандартная модель испытывает проблемы. Теория струн же может описать все четыре взаимодействия, однако за такую универсальность приходится платить сложностью и некоторой
  
  

• 20 слайд

  Вывод
  Проделанная работа дала мне понять суть данной теории, а так же узнать больше об отдельных понятиях и новых терминах.