Ali je delec lahko neskončno majhen?


    Ali je delec lahko neskončno majhen ?

    S tem vprašanjem si, verjetno nehote, zadel v eno od tistih vprašanj, na katera sodobna fizika nima enotnega odgovora, se pa zato okoli nje razvnemajo vroče debate in razvijajo ter lomijo številne teorije.

    Že v klasični elektrodinamiki, ki jo je formuliral Maxwell v drugi polovici 19. st. so bile namreč s predpostavko o točkastih delcih, ki bi nastopali v teoriji (namesto neskončno majhen fiziki raje uporabljajo besedo točkast, ki pa seveda označuje isto stvar), povezane divergence energije, ki bi jo nosilo elektromagnetno polje okoli takega delca. Seveda se temu enostavno izognemo, če gladko predpostavimo, da imajo vsi delci, tudi osnovni, nedeljivi, končno dimenzijo.

    Z nastopom kvantne mehanike v 20. letih tega stoletja pa ta enostavna rešitev odpade. Poleg drugih veliko bolj revolucionarnih in pretresljivih sprememb, kot so Heisenbergovo načelo neodločenosti, vpeljava pojma valovne funkcije… je namreč kvantni opis s seboj prinesel še dodatno nekoliko subtilnejšo spremembo. Osnovni delci, ki jih opisujemo, so namreč inherentno točkasti. Vedno tako prek valovne funkcije opisujemo verjetnost, da se točkast delec znajde na določenem koncu prostora.

    Točkasta narava osnovnih delcev se je nato prenesla tudi na kvantno teorijo polja, ki je združila posebno teorijo relativnosti in kvantno mehaniko. Seveda so se tako kot pri klasični elektrodinamiki tudi pri kvatni elektrodinamiki pojavile divergence – neskončne energije. Problem so rešili s tako imenovanim postopkom renormalizacije, kjer opisujemo vse količine le glede na referenčno – neskončno – vrednost.

    Pred nekaj več kot desetimi leti pa je zaživela tudi teorija strun. Le ta kot osnovne objekte postulira enodimenzionalne strune, v nasprotju s točkastimi osnovnimi delci kot jih vsebuje standardni model delcev. S tem se že na samem začetku izognejo marsikateri neprijetnosti, vendar pa še vedno ostane kopica nerešenih problemov. Ena od neprijenosti je ta, da tovrstne strune živijo v 10 dimenzionalnem prostoru, katerega dodatnih 6 dimenzij je kompaktificiranih na zelo majhni skali. Kaj to pomeni – dodatne prostostne stopnje imajo topologijo svitka z zelo majhnim radijem, tako da jih v dosedanjih poskusih ne bi mogli zaznati. Dodatne razsežnosti bi se namreč pokazale šele pri energiji okoli 1019 GeV, pri tako imenovani Planckovi skali, medtem ko bo bodoči trkalnik protonov v CERN-u, Ženeva, dosegal energije okoli 103 GeV. Šele pri tako visokih energijah, kjer bi bila pomembna tudi vloga kvantne gravitacije, bi lahko presodili med točkasto ali razsežno naravo osnovnih delcev.

    (Jure Zupan)

    PUSTITE KOMENTAR

    Vpiši svoj komentar!
    Prosimo vpišite svoje ime

    This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.