Matrix-Theorie als Alternative zur Stringtheorie?
Die Physiker Harold Steinacker und Jochen Zahn haben eine mögliche Alternative zur Stringtheorie entdeckt. Copyright: Universität Wien
Auch nach der spektakulären Entdeckung des Higgs-Teilchens 2012 am CERN bleibt die Suche nach einer umfassenden Theorie der fundamentalen Wechselwirkungen eines der grossen ungelösten Probleme in der theoretischen Physik. Besondere Schwierigkeiten bereitet die Zusammenführung von Quantenmechanik und Gravitation.
Physiker um Harold Steinacker von der Universität Wien untersuchen mit sogenannten Matrix-Modellen einen alternativen Zugang zur favorisierten Stringtheorie. Dazu publizierten sie kürzlich im Fachjournal „Progress of Theoretical and Experimental Physics“.
Die Stringtheorie liefert für die Verbindung von Quantenmechanik und Gravitation einen weitreichenden Ansatz, führt aber in ihrer konventionellen Formulierung zu einer unüberschaubaren Vielfalt von Möglichkeiten. Dadurch ist die Vorhersagekraft der Theorie stark eingeschränkt. Hier setzt das vom FWF geförderte Projekt von Harold Steinacker, theoretischer Physiker an der Universität Wien, an.
„Die von uns genutzten, so genannten Matrix-Modelle sind bemerkenswert einfach. Dabei sind alle physikalischen Objekte und deren Dynamik in wenigen Matrizen codiert und beschrieben, insbesondere auch die Raumzeit und deren Geometrie“, so Steinacker: „Die Modelle ermöglichen es, tiefliegende Fragen, z.B. über die Quantenstruktur der Raumzeit oder die Zahl der Dimensionen unserer Raumzeit zu untersuchen“.
Die Tragweite dieses Zugangs ist allerdings umstritten: Insbesondere war bisher nicht klar, ob damit eine realistische Beschreibung der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen überhaupt möglich ist. Knackpunkt hierbei ist eine essentielle Eigenschaft des Standard-Modells der Elementarteilchen, die sogenannte Chiralität. Es war nicht klar, ob und wie diese Eigenschaft in Matrix-Modellen realisiert werden kann.
Chiralität als Schlüsseleigenschaft
In der nun veröffentlichten Arbeit konnten Harold Steinacker und Jochen Zahn zeigen, dass auch die chiralen Eigenschaften des Standard-Modells im Rahmen der Matrix-Modelle zu realisieren sind. Sie fanden erstmals eine Konfiguration im Matrix-Modell, die dem Standard-Modell der Elementarteilchen zumindest in wesentlichen Zügen nahekommt. Der Ansatz führt zu einer Erweiterung insbesondere des Higgs-Sektors des Standard-Modells, dem eine geometrische Rolle zugewiesen wird, wenn auch in einer derzeit noch spekulativen Form.
Quanten-Geometrie
Grundlage hierfür sind neue mathematische Techniken der Quanten-Geometrie, welche in den vergangenen Jahren insbesondere an der Universität Wien entwickelt und adaptiert wurden. Die physikalischen Eigenschaften der Modelle können durch solche Quanten-Geometrien in zusätzlichen Dimensionen beschrieben und verstanden werden. „Der Zugang über Matrix-Modelle ermöglicht es dabei, Ideen der Stringtheorie aufzugreifen, die damit zusammenhängenden Probleme aber zu umgehen“, erklärt Steinacker.
Diese Entwicklungen eröffnen einen bemerkenswert einfachen Zugang auf der Suche nach einer einheitlichen Theorie der fundamentalen Wechselwirkungen, in dem die Quantenphysik auch die Struktur der Raumzeit bestimmt. Bis zu einem hinreichenden Verständnis dieser Matrix-Modelle und deren Tragfähigkeit als fundamentale Theorie sei es jedoch noch ein langer unerforschter Weg, so der Physiker abschließend.
Publikation:
An extended standard model and its Higgs geometry from the matrix model: Harold C. Steinacker, Jochen Zahn. In: Progress of Theoretical and Experimental Physics 2014;
Doi: 10.1093/ptep/ptu111
Wissenschaftlicher Kontakt
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Mathematische Physik
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Die Matrixtheorie als Alternative zur Stringtheorie; Egal wo wir beginnen, ob bei Matrix, oder Strings, kommen wir zu einem Matrix-System das mit der Hauptmatrix eines Quadrats beginnt der auf die 4 Matrix im Hintergrund übergeht, die zentrale Matrix besitzen die vier Grundenergien, alle weitere jeweils 4 Matrizes bekommen zusätzlich die Eigenschaft der hinteren nicht sichtbaren Matrix der Gravitation. Die Stringtheorie zeigt in Praxis dass diese Matrix untereinander,- also hintereinander mit je vier Stringbahnen immer nach hinten verbunden ist. Wenn die Matrizes so ein Quantum aufgebaut haben, machen sie das selbe mit der Anti-Matrix, die je nach Energiezustand links, oder rechts angeordnet ist. Zwischen den beiden Quanten, außer dem zentralen Matrixfeld liegen die Higgs-Boson– Felder, die die beide Quanten binden. Für bessere Orientierung suchen Sie zum Beispiel im Pinerest das Bild von mir „Dunkle Materie kontra Supersymmetrie“ Auf diese Weise haben Sie mit Matrixtheorie die Theorie von Allem, -natürlich mit weiteren Anwendungen und Verwendungen fertig gestellt. Die Energien die die Kräfte der Quarks ausmachen, müssen sie aus der Äonschen Energiewürfel entnehmen.
Weiter kommt jedoch unweigerlich die Stringphysik zur Anwendung wo die Matrixfelder Stringfelder genannt werden, die Kannten die die Matrizes verbinden sind Stringkanäle, die wiederum aus Vielfalt von Matrixmantel (in Mikroformat) bestehen, und der mittleren Matrix umgebende Energien vermitteln. Die Gravitation, die die Matrix in Quanten zusammenhält, baut bei größeren Quanten einen übergeordneten Ring aus einzelnen Matrizes die nebeneinander angeordnet sind, und über die Quantengruppe liegen. Es ist zu beachten, dass auch diese Gravitationsmatrizes nicht aus reine Gravitationsenergie besteht, sondern durch andere Energiematrizes gesteuert wird.
Ich wünsche Ihnen in weiterem Schaffen viel Erfolg
J.K. Äon