Суперструны.Динамика суперструны. Гетерозисная струна

Струны - это одномерные релятивисткие объекты, длина которых порядка планковских масштабов (10^-33 см). Помимо линейных размеров суперструны характеризуются спиновыми(фермионными) степенями свободы, распределенными вдоль струн. Число физических фермионных степеней свободы равно числу бозонных степеней свободы, что обеспечивает суперсимметрию всей теории. При квантовании одна струна представляет собой бесконечную последовательность нормальных мод-последовательность массивных состояний в квантовой теории поля. При этом расщепление масс пропорционально натяжению струны Т. В теории суперструны

Т≈(10¹⁹ Гэв)², в отличие от адронной физики, где Т~(1 Гэв)².

При расстояниях между кварками внутри адронов(~10^{-13 см} ) энергетически выгодным является конфигурация глюонного поля в виде бесконечно тонкой трубки (релятивисткой струны), а не заполняют все пространство как в электродинамике. Энергия двух кварков, связанных такой трубкой глюонного поля, пропорциональна расстоянию между ними.следовательно силы притяжения между кварками не убывают с расстоянием, а остаются постоянными. Поэтому никакое внешнее воздействие не может разорвать эту связь и привести к рождению свободного кварка. Релятивисткая струна, связывающая кварк и антикварк генерирует линейно растущий с расстоянием потенциал. Такой потенциал описывает удержание кварков в адронах. Причина возникновения локализованных вдоль линии конфигураций глюонного поля- это вакуумные поля в КХД, которые создают внешнее давление на глюонную трубку. Такие локализованные конфигурации глюонного поля модулирует релятивисткая струна (поперечные размеры глюонной трубки считаются бесконечно малыми). Релятивисткая струна значительно проще, чем такая сложная модель как квантовая хромодинамика, однако струнная модель воспроизводит основные предсказания КХД.

Суперструны –релятивисткие суперсимметричные протяженные объекты, являющиеся обобщением бозонной релятивисткой струны с включением фермионных степеней свободы. Струны бывают открытые и замкнутые. Открытые струны(«палочки») в качестве низших безмассовых состояний содержат частицы спина 1-кванты поля Янга-Миллса и спина ½. Замкнутые струны(«колечки») содержат частицы со спином 2 –гравитоны, а также со спинами 3/2, 1, 1/2, 0. В случае суперструн включаются суперпартнеры спина 3/2- гравитино. Минимальная размерность пространства-времени равна 10: одна временная координата + девять пространственных. При компактификации 10-мерного пространства шесть пространственных координат образуют компактное многообразие с характерными размерами порядка , а оставшиеся 4 измерения образуют наше пространство Минковского. На этом пути в теории суперструн возникает локальная квантовая теория поля, объединяющая гравитацию и поля Янга-Миллса, которые являются переносчиками всех взаимодействий.

На расстояниях много больших планковской длины (10^{-33 см} ), или при энергиях меньших планковской массы(10¹⁹ Гэв), массивные состояния отщепляются, и возникает эффективная локальная теория поля (супергравитация и суперсимметричная янг-миллсовская теория с фиксированными параметрами и составом частиц). При этом наблюдаемые частицы кварки, лептоны, калибровочные векторные бозоны должны быть среди безмассовых возбуждений (m<<10¹⁹ Гэв). На расстояниях меньше 10^{-33 см} (или энергиях больше 10¹⁹ Гэв) массивные состояния присутствуют и осуществляют модификацию общей теории относительности на этих масштабах. Действие ОТО представляет собой только первый член разложения эффективной суперструнной теории.