Elementarteilchen vs strings (stringtheorie)?

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2 Antworten

Hallo dor999,

Als zentraler und namensgebender Ausgangspunkt postuliert die Stringtheorie sogenannte Strings(englisch für Fäden, Saiten). Strings sind eindimensionale Energieobjekte und die elementaren Freiheitsgrade der Stringtheorie. Daher auch die Entlehnung des Wortes an die scheinbar eindimensionalen Fäden. Gegenüber der konventionellen ist diese Ansicht nun diametral verschieden. Denn das Standardmodell der Teilchenphysik geht von nulldimensionalen Objekten im Sinne von Punkten als fundamentale Bausteine der Welt aus. Quarks und Elektronen seien quasi die letzte der Matrjoschka-Puppen, die sich nicht mehr weiter auseinandernehmen lassen. Auch neue Experimentaldaten legen diese Vermutung nahe. Die Stringtheorie indes sieht nun in Objekten mit eindimensionaler räumlicher Ausdehnung die kleinste aller Matrjoschka-Puppen. Die Bezeichnung der Auffassung, etwas bestehe aus nicht weiter reduzierbaren Elementen, lautet Atomismus(a-tomos, nicht teilbar). Die Stringtheorie widerspricht dem radikalen Atomismus, da Strings mit räumlicher Ausdehnung prinzipiell noch teilbar sein müssten.

Es drängt sich jetzt natürlich die Frage auf, wie die Stringtheorie die Vielfalt an Elementarteilchen mit nur einem einzigen String erklären will? Wir wissen bereits, dass die Energie eines Strings einer bestimmten Masse entspricht. Diese physikalischen Größen lassen sich wie bei Meter und Dezimeter mit dem Faktor zehn umrechnen. Auf den großen konstanten Faktor c² hin wohnt selbst dem massearmen String beachtlich viel Energie inne. Nun stellen Sie sich vor, man hebt den String aka Faden vor die spielende Anlage eines riesigen Technokonzerts. Der Faden wird anfangen zu schwingen. Stärker mit zunehmender Leistung aus den Boxen. Und auch Strings schwingen mit zunehmender Energie immer mehr.

Die unterschiedlichen Schwingungsarten bezeichnet mal als Moden. Die unterschiedlichen Vibrationsmoden der Strings entsprechen dabei den verschiedenen Elementarteilchen des Standardmodells. Jede der vielen möglichen Schwingungen ist also charakteristisch für die Eigenschaften eines bestimmten Teilchens. Alle Teilchen sind jedoch nur unterschiedlich schwingende Strings. Resümierend lässt sich festhalten, dass die Modalität der Moden die Teilchenart determiniert.

Spin, elektrische Ladung, Masse und all die anderen Merkmale, die ein up-Quark von einem Elektron unterscheiden, sind folglich nur Erscheinungsformen von Schwingmustern. Diese sind selbst mit mathematischen Vorkenntnissen schwer zu entschlüsseln. Ein relativ unkomplizierter Mechanismus steckt hinter der Teilchenmasse. Die Stärke der Schwingung definiert die Teilchenmasse. Ein schwereres Teilchen ist die Repräsentation eines heftiger schwingenden Strings. Ab einem bestimmten Punkt schlägt eine weitere Energiezufuhr jedoch in eine Längenzunahme des Strings um. Unsere Möglichkeiten übersteigt ein solches Vorhaben zwar bei Weitem, aber eventuell brachte der Urknall aufgrund dieses Umstandes mit seiner enormen Energiedichte makroskopische Strings hervor.

Die aus dem Schwingungsprozess ausgedrückte Energie ist immer ein ganzzahliges Vielfaches der Planck-Masse, die wiederrum proportional zur Stringspannung ist. Die möglichen Stringmassen sind folglich 0-Mal die Planck Masse, 1 Mal die Planck-Masse, 2 Mal die Planck-Masse usw. Ähnlich wie die Obertöne eines Geigen-Stücks auch alle Vielfache eines Grundtons (oder einer Grundfrequenz) sind. Im ganz Kleinen müsste das Sein einem riesigen Geigerorchester und das gespielte Stück unserem Universum ähneln.

Und genau hierin liegt die große Stärke der Stringtheorie. Die Strings sind ein radikal neuer, origineller und sehr eleganter Ansatz zur Beschreibung der Beschaffenheit von Raum, Kraft und Materie. Denn nicht nur die Materie-, auch alle Kraftteilchen folgen den Anregungen der Strings. Auch W- und Z- Teilchen sind somit nur Ausdruck der vibrierenden Strings. Demzufolge werden wirklich alle Teilchen des Standardmodells von der Stringtheorie erklärt. Entsprechend Occam`s Razor ist diese vereinheitlichte Theorie aller Materie und aller Kräfte innerhalb der Stringtheorie ein großer Pluspunkt für selbige. Alles besteht aus Saiten, nur die Schwingungsfrequenz ist anders.

Zum Nachlesen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Stringtheorie

Ich hoffe ich konnte dir helfen.

Liebe Grüße

Tim Kunze

 

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Kommentar von Astroknoedel
26.01.2016, 22:07

Wow, klasse Antwort. Du bist einer der wenigen, die wirklich Ahnung haben.

Respekt !

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Kommentar von dor999
27.01.2016, 05:25

Dankeschön super antwort

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Kommentar von dor999
27.01.2016, 06:01

Also gibt es dann laut der stringtheorie keine atome mit proton und neutron mehr? Weil ja alles aus eindimensionalen strings gesteht und nicht aus nulldimensionalen teilchen

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