9 februari 2012

Artikelen Reacties

Je bent hier: Home / Archief voor snaartheorie

Ruilt Witten de snaren in voor knopen?

9 oktober 2011 Door Reageer

Edward Witten

Op maandag 17 oktober zal de beroemde natuurkundige Edward Witten de Hamilton Lecture geven in het Trinity College in Dublin. Witten wordt wel eens als de Einstein van dit moment beschouwd en met name op het terrein van de snaartheorie is hij één van de meest vooraanstaande theoretici. Die in de jaren zeventig ontwikkelde theorie is op dit moment nog steeds het domein van de dames en heren theoretici en het doorgronden ervan vereist een enorme wiskundige kennis. Enige praktische verificatie van de theorie ontbreekt volkomen. Da’s ook meteen het manco van de snaartheorie, want slechts enkelen op aarde is het gegund om de finesses van de theorie te begrijpen. Des te verwonderlijker is het dat Witten – die vooral bekend is van de M-theorie, één van de vele varianten van de snaartheorie –  afstand lijkt te nemen van die theorie, ten gunste van een andere theorie, de knopentheorie. De lezing die hij 17 oktober gaat houden luidt “Quantum theory of knots” en daarin zal hij o.a. ingaan op de Jones polynoom  en z’n hedendaagse variant, de Khovanov homologie. Ik weet niet in hoeverre de Irish Times ingewijd is in de zieleroerselen van Witten, maar hun stelling is:

He now ranks as a world leader in research into something called “string theory”. He is also the only physicist to have won a Field Medal. This major international award is likened to a Nobel Prize, given Nobel did not see fit to honour mathematics with one of his prizes. Witten’s Hamilton Lecture will abandon string theory, however, in favour of knots, with a talk entitled: The Quantum Theory of Knots. 

Maar even afwachten wanneer de lezing op YouTube te zien zal zijn. Eén ding verheugd ons allen zeer, namelijk dat Witten van mening is dat de knopentheorie een stuk begrijpelijker is dan de snaartheorie:

Knot theory is unusual in that some of the deepest modern insights in this subject can be explained in down-to-earth terms that everyone can understand.

:bron: Bron: Irish Times + Royal Irish Academy.

Onderwerp: elementaire deeltjes Tags: , ,

Erik Verlinde ontvangt Spinozapremie van € 2,5 miljoen

6 juni 2011 Door Reageer

Erik Verlinde

Zijn onderzoek richt zich op de bouwstenen van het heelal. Prof. dr Erik Verlinde maakt daarbij gebruik van de snaartheorie, een samenvoeging van de zwaartekracht en de kwantummechanica. De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) beloont Verlinde om zijn creatieve vindingrijkheid met een Spinozapremie van € 2,5 miljoen. Erik Verlinde is als theoretisch natuurkundige verbonden aan de Universiteit van Amsterdam, waar hij onderzoek doet naar de materie waaruit het heelal is opgebouwd. Bij FOM is hij programmaleider van het FOM-programma ‘A string theoretic approach to cosmology and quantum matter’, dat in 2010 van start ging. In dit programma richten de onderzoekers zich op verschillende openstaande wetenschappelijke vragen, zowel over de kosmische achtergrondstraling als over onbegrepen toestanden van materie. Belangrijke spil in dit onderzoek is de snaartheorie, een theorie waarin Verlinde als autoriteit wordt gezien. De snaartheorie kan als enige theorie een sluitend antwoord geven over de vragen uit het FOM-programma. Verlinde zei bij de start van dit programma: “Door deze toekenning is er een reële kans dat de volgende echte grote doorbraak, waarmee snaartheorie definitief zijn waarde zal bewijzen, in Nederland zal plaatsvinden.” Verlinde maakte eerder naam met revolutionair onderzoek naar de zwaartekracht en haalde daarmee zelfs de New York Times. Het onderzoek, door KNAW-president Robert Dijkgraaf hoofdschuddend zeker bewonderd, leverde de jonge UvA-onderzoeker in 2010 zelfs een plekje in de ScienceGuide top 10 op. Astrobloglezer Niels v.d. Oever – een ex-collega van mij – wees er onlangs in een reactie op dat de Studium Generale lezing van Erik Verlinde aan de TU “Zwaartekracht bestaat niet” online te zien is, ruim een uur boeiende en leerzame kost. Ik krijg die lezing helaas niet ‘embedded’ op de Astroblogs, maar als je op die link ziet kan je ‘t zien plùs alle sheets apart bekijken. Er waren overigens nog twee winnaars van de Spinozapremie van € 2,5 miljoen, Heino Falcke en Patti Valckenburg. Aan die eerste heb ik een apart Astroblogje gewijd, want ook zijn onderzoek is voor ons wel interessant. :bron: Bron: ScienceGuide.

Onderwerp: diversen Tags: , ,

Voor de liefhebbers: Leonard Susskind over snaartheorie en M-theorie

18 april 2011 Door Reageer

Van Leonard Susskind, de beroemde Amerikaanse natuurkundige, medebedenker van de snaartheorie en auteur van o.a. het boek The Cosmic Landscape, heb ik eerder al complete series op video laten zien van lezingen over diverse onderwerpen, zoals het Standaardmodel van de elementaire deeltjes en natuurkrachten en over de Algemene Relativiteitstheorie. De zeventigjarige Susskind is niet iemand die achter de geraniums gaat zitten of op het bankje met de andere hangouderen de jeugd lastig valt, nee hij staat nog steeds voor volle zalen met studenten en geeft daar boeiende lezingen. Zoals deze tiendelige serie 8-O over de snaartheorie en M-theorie, waarvan hieronder deel één staat, 1 uur en 46 minuten hardcore natuurkunde voor de liefhebbers:

:bron: Bron: The Reference Frame.

Onderwerp: elementaire deeltjes, video Tags: , ,

Themanummer van De Gids over zwarte gaten

15 december 2010 Door Reageer

Goh, wie had ooit kunnen denken dat ik iets over De Gids zou schrijven, het cultureel en literair tijdschrift dat in 1837 werd opgericht door Potgieter en Robidé van der Aa. Geen blad dat op m’n nachtkastje zal liggen, maar voor één keer zal ik een uitzondering maken. Het gisteren in Amsterdam gepresenteerde themanummer (#8, december 2010) gaat namelijk geheel over… zwarte gaten! OK, niet alles in het blad is ‘sterrenkunde-proof’, maar toch kunnen we deze uitgave van De Gids met bijdragen van acht wetenschappers en tien dichters, onder wie Gerard ‘t Hooft, Vincent Icke, Anne Vegter en Nachoem M. Wijnberg, het aanschaffen waard noemen. Bij de feestelijke presentatie van het themanummer in de Aula van de Universiteit Utrecht werd door Herman Verlinde – beroemde tweelingbroer van de al even beroemde Erik Verlinde – een lezing gegeven over zwarte gaten in de snaartheorie. Dichters Maria Barnas, Anne Vegter en Mustafa Stitou lieten zich inspireren door de wetenschap en zij droegen poëzie voor. Op de website van De Gids lees ik dat NU #7 te koop is, dus ik vraag mij af wanneer en hoe #8 te koop/te krijgen is. Ligt De Gids sowieso in de bladenwinkel te koop, tussen de Privé en de Linda? Of is dit vloeken in de literaire kerk? Wie ‘t weet mag het zeggen. :bron: Bron: De Gids.

Onderwerp: zwarte gaten Tags: , ,

Parallelle heelallen

19 september 2010 Door Reageer

In een blog over het laatste boek van de snaar-natuurkundigen Neil Turok (Cambridge University) en Paul Steinhardt (Center for Theoretical Science at Princeton) genaamd ‘Endless Universe’ kwam ik onderstaande video tegen over parallelle heelallen. In de snaartheorie, het stokpaardje van de twee auteurs, wordt al langer gesuggereerd dat er niet één heelal is, maar een heleboel naast elkaar bestaande heelallen, parallelle heelallen dus, mogelijk zo’n 10500 in aantal. 8-O

In dat boek Endless Universe komen Turok en Steinhardt overigens met de stelling dat ons heelal niet begonnen is met een oerknal, maar dat die oerknal slechts een moment was in een cyclisch heelal. Het was in feite het moment dat twee zogenaamde ‘branen’ in botsing met elkaar kwamen, een gedachte die ik eerder al heb beschreven. Geïnspireerd door een lezing van Burt Ovrut denken Turok en Stenhardt dat die twee branen in eerste instantie niet in kontakt met elkaar waren, ondanks hun onderlinge afstand van slechts 10-32 cm, maar dat tussen de twee branen gravitatie ‘lekte’ en dat daardoor de botsing geschiedde. :bron: Bron: Daily Galaxy.

Onderwerp: kosmologie, video Tags: , ,

Petr Horava rafelt ruimte en tijd uit elkaar

10 augustus 2010 Door 2 Reacties

Zijn ruimte en tijd niet één?

Het leek zo’n heilige twee-eenheid, ruimte en tijd. Sinds Einstein’s Speciale Relativiteitstheorie (SRT) uit 1905 worden ruimte en tijd als een onafscheidelijke eenheid beschouwd. Maar in een poging om Einstein’s relativiteitstheorie (de speciale + algemene) en de quantum mechanica te verenigen heeft de Tjechische natuurkundige Petr Horava het aangedurfd om de twee weer uit elkaar te halen, te ontrafelen. Einstein en na hem Hermann Minkowski (in 1908) dachten dat bij relativistische snelheden, d.w.z. bij snelheden tegen de lichtsnelheid aan, de zogenaamde Lorentzcontractie een rol gaat spelen. De tijd verloopt dan langzamer en afstanden worden korter. Die contractie, genoemd naar de Nederlander Hendrik Anton Lorentz, zou bij ruimte en tijd even groot zijn. Einstein en vele anderen hebben getracht de relativiteitstheorie, welke het grote en snelle in het heelal beschrijft, en de quantum mechanica, welke het allerkleinste beschrijft, te unificeren, te combineren, maar alle pogingen mislukten omdat de zwaartekracht er niet in paste. Theorieën zoals de snaartheorie en de Loop Quantum Gravitatie stranden in ingewikkelde wiskundige complicaties.

potloodgrafiet

Petr Horava

Experimenten met grafeen, een materiaal dat sterk verwant is aan het grafiet in een doodgewoon potlood, brachten Horava ertoe na te denken over het ‘huwelijk’ van ruimte en tijd. Als grafeen tot vlak boven het absoluut nulpunt wordt gekoeld blijken electronen bijna met de lichtsnelheid te bewegen en volgen ze keurig de Lorentzcontractie. Maar bij hogere temperaturen wordt afgeweken van de theoretische contractie. In het vroegste heelal kort na de oerknal was de temperatuur zeer hoog en Horava kwam in 2009 met het volgens vele natuurkundigen ketterse idee dat ruimte en tijd toen verschillend reageerden en dat bij extreem hoge energie de tijdsvertraging veel minder is dan de lengte.  Het artikel dat Horava toen publiceerde, Quantum Gravity at a Lifshitz Point, is inmiddels een veel besproken stuk en er zijn al ruim 250 artikelen gepubliceerd over wat nu de Horava-zwaartekrachtstheorie heet. Naast het opheffen van de Lorentzsymmetrie heeft Horava nog een tweede grote wijziging van Einstein’s SRT toegepast: bij Einstein heeft tijd geen richtingsvoorkeur. Of tijd nou naar voren gaat, richting de toekomst, of naar achteren, richting het verleden, voor de natuurkundige processen maakt het geen verschil. Horava schrapt ook die symmetrie en verklaart dat tijd een voorkeur heeft, die loopt van verleden naar toekomst.

Horava-zwaartekracht

In Horava’s theorie wordt zwaartekracht overgebracht door gravitatonen, massaloze deeltjes, die vergelijkbaar zijn met de fotonen, de overbrengers van de electromagnetische kracht. Waarnemingen aan de rotatie van spiraalarmen in sterrenstelsels laten zien dat de buitenste delen sneller bewegen dan ze op grond van Einstein’s theorie zouden moeten doen. Om die verhoogde snelheid te verklaren kwam Fritz Zwicky in de jaren dertig met het bestaan van donkere materie op de proppen. In Horava’s theorie is donkere materie niet nodig, zo bleek met name door het werk van Shinji Mukohyama (Universiteit van Tokio in Japan), want er komt in de vergelijkingen een extra term voor waarmee de extra snelheid in de buitenwijken van sterrenstelsels verklaard kan worden. OK toegegeven, het is niet allemaal halleluja in Horava’s theorie, want er zijn ook zaken die zíjn theorie niet kan verklaren. Maar Horava is van plan om ook die ‘smetjes’ weg te werken. We horen er vast en zeker nog meer van. Ik zal binnenkort m’n lijstje met kandidaat Theorieën van Alles bijwerken. :-) :bron: Bron: New Scientist.

Onderwerp: donkere materie/energie, oerknal, relativiteitstheorie/QM Tags: , , , ,

Zijn zwarte gaten eigenlijk snaarsterren?

27 maart 2010 Door Reageer

Zwart gat (boven) versus snaarster (beneden)

John Wheeler, de bedenker van de term zwarte gaten, stelde ooit dat volgens hem zwarte gaten ‘geen haar hebben’, d.w.z. dat ze behalve massa, rotatie en electrische lading geen enkele andere eigenschap hebben. Maar dat geen-haar-theorema1 leverde wel twee problemen op: 1. de quantum-informatie van in een zwart gat vallende materie zou tot een toename van diens entropie moeten leiden. Hé, entropie, da’s toch echt een andere eigenschap dan de andere drie die Wheeler toekende aan het zwart gat. Dit noemt men de informatie-paradox. 2. in een zwart gat zou alle massa in één punt zitten, de singulariteit genaamd, waar de dichtheid en gravitatie oneindig groot zouden zijn. Oneindigheden zijn geen geliefde uitkomst van natuurkundigen, die willen ze ‘t liefste vermijden. Vandaar dat met interesse wordt gekeken naar een alternatieve theorie van Samir Mathur (Ohio State University), die in 2001 samen met Oleg Lunin stelde dat zwarte gaten eigenlijk zeer compacte bollen vol snaren (Fuzzballs; de term komt van het Engelse woord voor pluisbol) zijn. Volgens de bekende snaartheorie, één van de kandidaten van de Theorie-van-Alles, bestaan alle elementaire deeltjes uit piepkleine trillende snaren. Sterrenkundigen noemen de materie in compacte objecten zoals witte dwergen en neutronensterren gedegenereerde, ontaarde materie2. De snaarsterren zouden de meest extreme vorm van gedegenereerde materie bevatten, met lange ketens van snaren, die vanuit het centrum reiken tot de waarneemhorizon, de grens van de pluizebol, waar de ontsnappingssnelheid groter is dan de lichtsnelheid. Mathur’s theorie betekent dat zwarte gaten gewoon sterren zijn, maar dan de meest extreme vorm ervan en dat ze diverse eigenschappen bevatten, meer dan Wheeler veronderstelde. Of zoals John Heise het in een artikel in Zenit stelt: ze hebben geen haar, maar wel een stoppelbaard. [Lees meer...]

Noot:
  1. Verwant aan de discussie of zwarte gaten wel of geen ‘haar’ hebben is de discussie of ze wel of niet naakt zijn. Wie zegt dat sterrenkunde saai is? :-D [↩]
  2. Witte dwergen zouden vooral uit gedegenereerde electronen bestaan, neutronensterren uit gedegenereerde neutronen. In snaarsterren geen elementaire deeltjes, maar de snaren zelf, waaruit die deeltjes mogelijk bestaan. Er zijn wellicht ook quarksterren, die dan tussen neutronensterren en snaarsterren in zouden zitten, qua compactheid. [↩]
Onderwerp: relativiteitstheorie/QM, zwarte gaten Tags: , , ,

Zwarte gaten zijn er in vele maten én vormen

15 maart 2010 Door 2 Reacties

Zwarte gaten in allerlei vormen

Ik las zojuist een bespreking van een wetenschappelijk artikel van Maria J. Rodriguez (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Duitsland) genaamd “On the black holes species (by means of natural selection)”. Goh, dat lijkt toch verdacht veel op dat befaamde boek van eh… hoe heet ‘ie ook alweer, oh ja, Darwin. Dàt zwarte gaten voorkomen in vele maten weten we al lange tijd en ik heb die vaker de revue laten passeren (zoals hier)1. Maar dat je zwarte gaten ook in allerlei vormen hebt is nieuw. Nou ja, echt nieuw is het ook niet, want al langer wordt er gefilosofeerd over bijvoorbeeld zwarte ringen. Maar die genoemde mevrouw Rodrigues heeft zwarte gaten bekeken in het licht van de snaartheorieën, welke veronderstellen dat we niet in een vierdimensionale wereld leven, maar dat er sprake is van wel tien dimensies (of elf in sommige varianten). Gebruikmakend van die snaartheorieën heeft Rodrigues een hele ‘catalogus’ opgesteld van vormen van zwarte gaten en die bevatten naast gewone bolvormige vormen ook een heel scala bizarre vormen zoals saturnus-achtige vormen (bol + ring dus), zwarte helische ringen, di-ringen (dubbele ringen dus), stropdas-achtige zwarte gaten en wat dacht je van deze: de ‘fietsende’ zwarte ringen. 8-O [Lees meer...]

Noot:
  1. Nog even: je hebt primordiale zwarte gaten, oftewel de mini-zwarte gaten, de ‘gewone’ stellaire zwarte gaten, de intermediaire massa-zwarte gaten en tenslotte de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels. [↩]
Onderwerp: zwarte gaten Tags: ,

De belangrijkste Theorieën van Alles op een rijtje

4 maart 2010 Door 6 Reacties


Je kan als wetenschapper proberen te verklaren waarom de Aarde ons aantrekt, waarom de zon licht geeft, waarom uranium vervalt, waarom een magneet ijzer kan aantrekken, enz… Maar je kan ook proberen één theorie te maken waarmee ALLES wordt verklaard. Tsja, je kan zo je ambities hebben, nietwaar? Zo’n Theorie van Alles is er nog niet, maar er zijn wel diverse kandidaten. Allemaal proberen ze de twee grote natuurkundige theorieën uit de 20e eeuw, de Relativiteitstheorie en de Quantum Mechanica te unificeren. Tot nu toe hebben de natuurkundigen drie van de vier natuurkrachten verklaard in het Standaardmodel. Alleen de gravitatiekracht, beschreven in Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie, doet moeilijk. De belangrijkste kandidaten-Theorie van Alles van dit moment even op een rijtje:

Theorie van AllesBedenker(-s) + jaarInhoud
SnaartheorieGabriele Veneziano, 1968Alle elementaire deeltjes zijn opgebouw uit kleine snaren, in een multidimensionale wereld. Dit is de belangrijkste Theorie van Alles.
Loop quantum gravityAshtekar, Rovelli en Smolin, 1986-1988 Ruimte is verdeeld in kleine stukjes van 10^-35 meter groot, verbonden door schakels. Knooppunten van die schakels vormen elementaire deeltjes.
M-theorieEdward Witten, 1995Eigenlijk een mix van allerlei snaartheorieën.
Causal dynamical triangulations Loll, Ambjørn en Jurkiewicz, 2000-2002Ruimte én tijd zijn verdeeld in kleine bouwstenen, genaamd pentachorons.
Quantum Einstein gravityMartin Reuter, 2005Op kleine afstanden werkt zwaartekracht óók in op zichzelf, tót onder een bepaalde grens.
Quantum graphityFotini Markopoulou, 2006Na de oerknal was er geen ruimte zoals wij het kennen, maar was er een netwerk van verbonden ruimte-kernen, dat kort erna verviel en uit enkele ruimte-kernen onstond ons heelal.
Internal relativityOlaf Dreyer, 2007Dit model is gebaseerd op de spin van elementaire deeltjes, die van invloed is op de massa van deeltjes.
E8Garrett Lisi, 2007 In dit model staat het wiskundige E8-model centraal, waarin de elementaire deeltjes kunnen worden ondergebracht.

Acht theorieën die allemaal pretenderen dé Theorie van Alles te zijn. Mmmm, zit de juiste er tussen? Of is er wellicht een verrassende outsider? Bestaat er sowieso een Theorie van Alles? Leuk om hierover door te steggelen, lijkt mij. Over enkele van bovenstaande theorieën heb ik overigens blogs geschreven, o.a. over Garret Lisi’s theorie (hier en daar). Bron: New Scientist.

Onderwerp: elementaire deeltjes, relativiteitstheorie/QM Tags: , ,

Toont het centrale zwart gat van de Melkweg ons in 2018 de vijfde dimensie?

19 februari 2010 Door 3 Reacties

Toont Sgr A* ons de 5e dimensie?

Al sinds de jaren twintig wordt door natuurkundigen geopperd dat er naast de welbekende vier dimensies (drie voor de ruimte en een voor de tijd) nog meer dimensies zijn, die vanwege hun zeer kleine schaal voor ons niet waarneembaar zijn. Met name in de snaartheorie wordt er vanuit gegaan dat er meerdere dimensies zijn, in totaal tien of elf. Tot nu toe zijn alle discussies daarover het werk van theoretici en is er weinig praktisch aan. Maar volgens Amitai Bin-Nun, student natuurkunde aan de Universiteit van Pennsylvania zou dat wel eens kunnen veranderen. Op 14 februari j.l. hield hij een voordracht op een bijeenkomst van de American Physical Society (APS) in Washington, genaamd “Using Strong Field Images near Sgr A* to Probe Extra Dimensions“. Zijn idee is als volgt: centraal in onze Melkweg bevindt zich het zwarte gat genaamd Sgr A*, waarvan de massa exact bekend is, 4,31 miljoen zonmassa om precies te zijn. Rond SgR A* cirkelen sterren, die vanaf Aarde met radioschotels te volgen zijn. Volgens Bin-Nun zal de gravitatiekracht van het superzware zwart gat effect hebben op de lichtkracht van de sterren, wanneer ze precies tussen de Aarde en SgR A* passeren.

Sgr A*, het centrale zwarte gat in de Melkweg

Begin 2018 is dat weer het geval met één van die sterren, waarbij ik vermoed dat Bin-Nun het heeft over de ster genaamd S2 (Ik heb Bin-Nun’s artikel niet te pakken kunnen krijgen, vandaar m’n onzekerheid hierover). Bin-Nun’s berekeningen laten zien dat àls er een vijfde dimensie bestaat de ster bij die passage begin 2018 44% helderder zal zijn dan verwacht. Mmmm, klinkt eenvoudig. Eén probleempje alleen (het zou es niet het geval zijn): er is nog geen telescoop die de preciese lichtkracht van een ster bij Sgr A* kan meten. Bin-Nun’s hoop is gevestigd op MICADO, een toekomstig te bouwen telescoop die door een Europees consortium is bedacht. Bron: Science News.

Onderwerp: diversen Tags: , , ,
Volgende pagina »

Switch to our mobile site