תורת העל-מיתר

תורת העל-מיתר היא תורה המשלבת בין תורת המיתרים לבין רעיון סימטריית-העל. היא מתארת סימטריית-על בין שדות שונים המוגדרים על המיתר ובין מיתרים שונים, ואלה קרויים "על-מיתרים".
רעיון סימטרית-העל נובע שהחומר והאנרגיה מתחלקים לשתי קטגוריות שונות: הפרמיונים והבוזונים. בתאוריה, קיים קשר בין הפרמיונים לבוזונים: סימטרית-על, הנוגדת גם את הרעיון לקיומם של טכיונים. לכל חלקיק ביקום יש "על-שותף". לחלקיק a יכול להיות ספין שונה מלחלקיק b, אך קיים ביניהם קשר הדוק שהופך אותם לעל-שותפים, בעלי תכונה אחת נגדית ותכונה אחת זהה. לעל שותפים הפרש של 1/2 בספין, וגם המטען האנרגטי שהם נושאים יכול להיות מנוגד, אבל בעל-סימטריה חייב להיות ביניהם קשר.
בתורת המיתרים, סימטריית העל מאפשרת להימנע מחלקיקים לא פיזיקליים הקרויים טכיונים, שאינם קיימים בטבע ומובילים לסתירה. בנוסף לכך, חלקיקי היסוד של החומר נקבעים על פי תנודה של עצמים חד-ממדיים בשם מיתרים. בתורת המיתרים המרחב מכיל בתוכו 10 או 26 ממדים. אנו רואים את המרחב כארבעה ממדי, בעוד המיתרים הזעירים חשים במספר רב יותר של ממדים מכורבלים. בתורת העל-מיתר, קיימים 10 ממדים במרחב בעודו סופרסימטרי.
לאחר פיתוח תורת המיתרים, פותחו תורות רבות בנושא, בהן חמש מרכזיות:
מיתר מטיפוס I בעל סימטריית-על אחת, יכול להיות מצוי בתור מיתר פתוח (רצועה) או סגור (לולאה).
מיתר מטיפוס IIA הוא מיתר המוצמד לממברנת דיריכלה בעלת מספר אי זוגי של ממדים, בעל שתי סימטריות-על.
מיתר מטיפוס IIB הוא מיתר המוצמד לממברנת דיריכלה בעלת מספר זוגי של ממדים, בעל שתי סימטריות על.
הטרוטית O היא מיתר סגור בעל סימטריית-על אחת.
הטרוטית E היא מיתר סגור בעל סימטריית-על אחת. קבוע צימוד של טרוטית זו גבוה מקבוע הצימוד של הטרוטית O.
תורת M היא תורה אשר הועלתה על ידי אדוארד ויטן מאוניברסיטת פרינסטון המשמשת כאיחוד של כל תורות המיתרים. תורת M היא מסגרת המאחדת בין כל תורות העל-מיתרים.
תאוריית המיתרים העליונה היא ניסיון להסביר את כל הכוחות והחלקיקים היסודיים של הטבע בתורה אחת, על ידי הדגמתם כתנודות של מיתרים סופרסימטריים קטנים. “תאוריית המיתרים העליונה” היא קיצור לתאוריית המיתרים הסופרסימטרית, כי בניגוד לתאוריית המיתרים הבוסונית, היא הגרסה של תאוריית המיתרים שמתחשבת בסימטריית-על, שהיא סימטריה בין חלקיקים בוסוניים ופרמיוניים. תאוריית המיתרים העליונה מנבאת את קיומו של חמש תאוריות מיתרים סופרסימטריות שונות, שכולן נחשבות למקרים מיוחדים של תורה אחת יותר כללית, שנקראת תורת M. תאוריית המיתרים העליונה דורשת את קיומו של עשרה ממדים במרחב-זמן, ששמונה מהם הם מרחביים ואחד הוא זמני. הממדים הנוספים מעבר לארבעה שאנחנו חווים (שלושה מרחביים ואחד זמני) יכולים להיות קטנים ומכורבלים, או גדולים ומוסתרים. תאוריית המיתרים העליונה אינה מוכחת ניסיונית, אבל היא מציעה דרך ליישר את הסתירה בין המכניקה הקוונטית והיחסות הכללית, שהן העמודים התומכים של הפיזיקה המודרנית.
[הפיזיקה של הכל: הבנת תאוריית המיתרים העליונה - פיוטוריזם]: תאוריית המיתרים העליונה היא תורה שמנסה להסביר את כל התופעות הפיזיקליות באמצעות מיתרים קטנים מאוד, שמתנדנדים במרחב-זמן עשרה ממדי. המיתרים האלה יכולים להיות פתוחים או סגורים, ולהיות בעלי תכונות שונות כמו מסה, ספין, ומטען. המיתרים גם כפופים לסימטריית-על, שהיא סימטריה בין חלקיקים שונים שנוצרים מהמיתרים. תאוריית המיתרים העליונה מציעה שיש חמש תאוריות מיתרים שונות, שכולן הן מקרים מיוחדים של תורה אחת יותר כללית, שנקראת תורת M. תורת M משתמשת במושגים כמו ממברנות, שהן הכללות של מיתרים לממדים גבוהים יותר, ופחותות, שהן חורים שחורים קוונטיים. תאוריית המיתרים העליונה היא תורה מתקדמת ומורכבת, שמצריכה ידע רב במתמטיקה ובפיזיקה. היא עדיין לא נבדקה במעבדה, אבל היא מקווה להיות התורה האחידה של הטבע.