La théorie des cordes: l'histoire de la supersymétrie

En conséquence de la réussite du modèle standard, la théorie des cordes n'a pas été nécessaire d'expliquer la physique des particules. Au lieu de cela, presque par accident, les théoriciens des cordes ont commencé à se rendre compte que la théorie des cordes pourrait bien être la théorie même qui permettrait de résoudre le problème de la gravité quantique.

En 1974, le modèle standard était devenu l'explication théorique de la physique des particules et avait été confirmé dans l'expérience après expérience. Avec une base stable, les physiciens théoriques regardaient maintenant de nouveaux mondes à conquérir, et beaucoup ont décidé d'aborder le même problème qui avait contrarié Albert Einstein pour les dernières décennies de sa vie: la gravité quantique.

Le graviton se trouve caché dans la théorie des cordes

Le graviton est une particule qui, en vertu des prédictions de la théorie du champ unifié, serait médiation de la force gravitationnelle. Dans un sens très réel, le graviton est la force de gravité. Une conclusion majeure de la théorie des cordes est qu'il ne comprend pas seulement le graviton, mais nécessite son existence comme l'un des particules sans masse discuté plus tôt dans ce chapitre.

En 1974, Joel Scherk et John Schwarz démontré qu'une particule sans masse spin-2 en théorie des supercordes pourrait effectivement être le graviton. Cette particule a été représenté par une chaîne fermée (qui formait une boucle), par opposition à une chaîne ouverte, où les extrémités sont lâches. Les deux sortes de chaînes sont démontrées dans ce chiffre.

La théorie des cordes exige que ces chaînes fermées doivent exister, si les cordes ouvertes peuvent ou non exister. Certaines versions de la théorie des cordes sont parfaitement mathématiquement cohérente, mais contiennent seulement les chaînes fermées. Aucune théorie ne contient que des cordes ouvertes, parce que si vous avez des cordes ouvertes, vous pouvez construire une situation où les extrémités des cordes se rencontrent et, voil # 224-, une chaîne fermée existe.

D'un point de vue théorique, ce fut incroyable (dans le bon sens). Au lieu d'essayer de caser gravité dans la théorie, le graviton est tombé comme une conséquence naturelle. Si la théorie des supercordes est la loi fondamentale de la nature, alors il nécessaire l'existence de la gravité d'une manière qu'aucune autre théorie proposée avait jamais fait!

L'autre théorie de la gravité supersymétrique: Supergravity

Supergravity est le nom de théories qui tentent d'appliquer la supersymétrie directement à la théorie de la gravité, sans l'utilisation de la théorie des cordes. Tout au long des années 1970, ce travail a procédé à un rythme plus rapide que la théorie des cordes, principalement parce qu'il était populaire alors que le camp de la théorie des cordes était devenue une ville fantôme. Théories de supergravité prouvent important dans le développement ultérieur de la théorie-M.

En 1976, Daniel Freedman, Sergio Ferrara, et Peter van Nieuwenhuizen appliquées supersymétrie à la théorie de la gravitation d'Einstein, résultant en une théorie de supergravité. Ils ont fait cela en introduisant le superpartenaire du graviton, gravitino, dans la théorie de la relativité générale.

Fort de ce travail, Eugene Cremmer, Joel Scherk, et Bernard Julia ont pu montrer en 1978 que la supergravité pourrait être écrit, dans sa forme la plus générale, comme une théorie 11 dimensions. Théories de supergravité avec plus de 11 dimensions tombé en morceaux.

Supergravité est finalement tombé en proie à des incohérences mathématiques qui a sévi théories de gravité plus quantique (il a bien fonctionné comme une théorie classique, aussi longtemps que vous avez gardé à l'écart de la sphère quantique), laissant la place à la théorie des supercordes à augmenter à nouveau au milieu des années 1980, mais il n'a pas disparu complètement.

Les théoriciens des cordes ne reçoivent aucun respect

Pendant les années 1970, les théoriciens des cordes ont été du mal à être pris au sérieux, et encore moins de trouver sécuriser travail académique. Comme la décennie progressait, deux des principales forces derrière la théorie des cordes irait en obstacle après obstacle à obtenir un poste de professeur sécurisé.

John Schwarz avait été refusée mandat à Princeton en 1972 et a passé les 12 prochaines années au CalTech dans un poste temporaire, jamais sûr si le financement pour son travail serait renouvelé. Pierre Ramond, qui avait découvert la supersymétrie et la théorie des cordes de sauvetage aidé de l'oubli, a été refusée la tenure à Yale en 1976.

Dans le contexte d'incertitude professionnelle, les quelques théoriciens des cordes ont continué leur travail à la fin des années 1970 et au début des années 1980, aidant accord avec certains des obstacles supplémentaires dimensions dans la supergravité et d'autres théories, jusqu'à ce que vint le jour où le vent a tourné et ils ont réussi à prétendre au sol élevée de la physique théorique.