ひも理論 super-string

@ 21世紀、物理学の最大の課題

次の2つである。

1. 4つの力をいっぺんに扱える理論を作る。
2. 相対性理論と量子力学の理論を統一する。 quantum gravity

2つをいっぺんに解消する理論が、 SuperString、M-theory である。

@ 4つの力

宇宙には基本的な力は、次の４つしかない。

@ string

1980年代前半、 Michael Green と John Schwarz が考え出した。陽子や中性子などの hadron の質量とスピンの関係を説明するのに使われた。

@ Supersymmetry 超対称性

力を運ぶ粒子の boson と、物質を作る粒子 fermion が、対になっているはずである。
大統一理論が前提とする。フェルミオンとボソンの入れ替えを許す。スピンの値が 1/2 だけ異なる粒子があるとする。軽いヒッグス粒子を予言する。 

@ superstring

 supersymmetry を考慮した理論。

1. 素粒子は、点のようなものではなく、1次元のひものようなものである。
2. 宇宙全体は4次元ではなく、10次元であるとする。6次元は観測できないほで小さくまとまる( compactification )ので、普通は4次元にしか見えない。
3. いろいろな振動の違いが、それぞれの粒子の違いを生み出す。
4. 重力を運ぶ素粒子の graviton を予測する。質量0、スピン2である。

粒子同士が衝突する時、距離0で起こる。string理論では、ある程度の距離をもって反応しあう。
 string の大きさは Plank length すなわち 10^-33 cm 程度である。

@ M-theory

boson と fermion を考えた superstring 理論は5つある。それらを統一する理論が見つかった。それが、 M-theory である。Mothre of all theories である。