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物理学において、弦は弦理論や関連分野で想定される物理的実体である。定義上ゼロ次元または点状である素粒子とは異なり、弦は 1 次元の拡張実体である。研究者が弦理論に興味を持つことが多いのは、基本的な実体が点粒子ではなく弦である理論は、物理学者の一部が物理学の基礎理論で保持されると期待する多くの特性を自動的に備えているためである。最も注目すべきは、量子力学の規則に従って進化し相互作用する弦の理論は、量子重力を自動的に記述するだろうということである。[要出典]
概要
弦理論では、弦は開いた状態（2つの端点を持つ線分を形成）または閉じた状態（円のようなループを形成）であり、他の特殊な特性を持つことがあります。[1] 1995年より前には、超対称性の考え方を取り入れた弦理論の5つのバージョン（これら5つは超弦理論として知られています）と、超対称性のないボゾン弦理論と呼ばれる2つのバージョンがあり、弦の種類やその他の側面が異なっていました。今日では、これらの異なる超弦理論は、M理論と呼ばれる単一の理論の異なる極限ケースとして生じたと考えられています。
素粒子物理学の弦理論では、弦は非常に小さく、今日の粒子加速器で観測できるものよりはるかに小さい。弦の特徴的な長さのスケールは、通常、プランク長のオーダー、約 10 −35メートルであり、このスケールで量子重力の効果が顕著になると考えられている。したがって、物理学の実験室で見えるスケールなどのはるかに大きな長さのスケールでは、そのような実体はゼロ次元の点粒子のように見えるだろう。弦は調和振動子として振動することができ、同じ弦の異なる振動状態は異なるタイプの粒子として解釈される。弦理論では、異なる周波数で振動する弦は、現在の素粒子物理学の標準モデルに見られる複数の基本粒子を構成する。弦は、フラックス管のモデル化に使用される原子核物理学でも研究されることがある。
弦が時空を伝播するとき、弦は世界面と呼ばれる2次元面を描きます。これは、点粒子によって描かれる1次元の世界線に類似しています。弦の物理は、世界面に関連付けられた2次元共形場理論によって記述されます。2次元共形場理論の形式は、弦理論以外にも、例えば凝縮物質物理学や純粋数学の一部など、多くの用途があります。
文字列の種類
閉じた弦と開いた弦
弦は開いた弦と閉じた弦のどちらかになります。閉じた弦は端点のない弦なので、位相的には円と等価です。一方、開いた弦は端点が 2 つあり、位相的には線区間と等価です。すべての弦理論に開いた弦が含まれるわけではありませんが、開いた弦間の相互作用によって必ず閉じた弦が生じるため、すべての理論に閉じた弦が含まれなければなりません。
開いた弦を含む最も古い超弦理論は、タイプ I 弦理論でした。しかし、1990 年代の弦理論の発展により、開いた弦は常にD ブレーンと呼ばれる新しい物理的自由度で終わると考えられるようになり、開いた弦の可能性の範囲が大幅に広がりました。
開いた弦と閉じた弦は、一般的に特徴的な振動モードに関連付けられています。閉じた弦の振動モードの 1 つは、重力子として識別できます。特定の弦理論では、開いた弦の最低エネルギーの振動はタキオンであり、タキオン凝縮を起こすことができます。開いた弦の他の振動モードは、光子とグルーオンの特性を示します。
オリエンテーション
弦には向きがあり、これは弦を反対向きの弦と区別する内部の「矢印」と考えることができます。対照的に、向きのない弦にはそのような矢印がありません。
参照
参考文献
- ^ ポルチンスキー、ジョセフ・ジェラード (2004)。弦理論。第 1 巻: ボゾン弦入門 / ジョセフ・ポルチンスキー(再版)。ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0521633031。
- シュワルツ、ジョン (2000) 「超弦理論入門」 2005 年 12 月 12 日閲覧。
- 「NOVAの弦楽器ホームページ」