Neue Erkenntnisse in offener Stringtheorie
Der theoretische Physiker Lennaert Huiszoon hat in Forschungen am Amsterdamer Institut für Kern- und Hochenergiephysik (NIKHEF) eine neue Familie der Strings beschrieben. Er untersucht sogenannte offene Strings, die Elementarteilchen mit einer starken gemeinsamen Wechselwirkung beschreiben können.
Physiker versuchen mit der Stringtheorie eine vereinheitlichende Theorie der Schwerkraft und der Quantenmechanik zu konstruieren. Die Theorie beschreibt extrem schwere und äußerst kleine Objekte, wie zum Beispiel das All kurz nach dem Big Bang oder schwarze Löcher. Laut Stringtheorie hat unser All zehn Dimensionen: drei Raumdimensionen, eine Zeitdimension und sechs Dimensionen, die eventuell zu dünnen Röhrchen aufgerollt sind.
Eines der Probleme der Stringtheorie ist, dass es bis zu fünf verschiedene Varianten gibt. Vier davon sind Theorien mit geschlossenen Strings, die man sich wie Gummis vorstellen kann, die sich durch die Minkowski-Welt bewegen. Die fünfte Theorie hat offene Strings, die man sich eher mit aufgeschnitten Gummis veranschaulichen könnte. In der Stringtheorie beschränkt sich die Physik auf die Trennung und Zusammenfließung der Strings. Das ist die Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen. Je mehr Verzweigungen, desto stärker die Wechselwirkung zwischen den Partikeln. Um die Berechnungen bewältigen zu können, studieren Stringtheoretiker nur die schwache Wechselwirkung, also Strings mit wenig Verzweigungen.
Seit 1994 ist bekannt, dass eine der geschlossenen Stringtheorien mit starker Wechselwirkung identisch mit der offenen Stringtheorie mit schwacher Wechselwirkung ist. Durch Untersuchung der offenen Stringtheorie kann die starke Wechselwirkung ohne unendliche komplexe Berechnungen beschrieben werden. Viele Untersuchungen richten sich auf die Verknüpfung verschiedener Stringtheorien. Vermutet wird, dass sie alle spezielle Varianten ein und der selben Theorie sind.
Die Erforschung der offenen Strings richtet sich vor allem auf den Raum, in dem die Ränder der Strings (die Anfangs- und Endpunkte der aufgeschnittenen Gummis) bewegen können. Lennaert Huiszoon hat mit finanzieller Unterstützung des Instituts für Grundlegende Forschung der Materie (FOM) der niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) mathematische Forschungen an diesen Randräumen durchgeführt. Diese Räume nennt man D-Branes, nach dem Mathematiker Dirichlet genannt.
Der Physiker vermutet, dass unser All ein vierdimensionales D-Brane ist. Um dies nachzuweisen, muss ein D-Brane gefunden werden, das alle Eigenschaften des Alls besitzt: die relativ flache Struktur der vierdimensionalen Minkowski-Welt und alle Elementarteilchen, mit der richtigen Ladung, dem richtigen Spin und der richtigen Masse.
Der Physiker Huiszoon beschränkte sich auf Strings in einfachen symmetrische Räumen, sogenannte Gruppenräume. In der flachen Fläche ist ein Kreis ein Gruppenraum und in drei Dimensionen ist eine Kugel ein Gruppenraum. In höheren Dimensionen werden diese Gruppenräume komplexer. Mit einer neuen mathematischen Methode zeigte er, dass sich in diesen Gruppenräumen die Enden der Strings nur in sehr spezifischen Linien oder Flächen bewegen können. In Anschlussforschungen hofft der Physiker D-Branes zu finden, die tatsächlich das Universum beschreiben können.
Nähere Informationen bei Dr. Lennaert Huiszoon (niederländisches Nationales Institut für Kernphysik und Hochenergiephysik, Abteilung Theoretische Physik), Tel +31 (0) 20 5925011 oder +31 (0) 20 4687939 (privat), Email: meeki@nikhef.nl Die Promotion fand am 17. Juni statt, Promotor war Prof. Dr. A.N.J.J. Schellekens (Katholische Universität Nijmegen).
