מה הגודל של מיתר?
0.0000000000093 יוקטומטרים!
בתורת המיתרים, מיתר הוא אבן בניין בסיסית מוצעת של הטבע: חוט זעיר שיש לו אורך אך אין לו רוחב. המיתרים הם השערה ושום ניסוי לא זיהה אחד מהם, ולכן הערך 9.3 × 10−36 מטרים שמוצג למעלה אינו מדידה. המספר הזה הוא 9.3 חלקי 1 ואחריו 36 אפסים. תורת המיתרים עצמה אינה קובעת בדיוק מה אורכו של מיתר.
גודל
תורת המיתרים מציעה שהחלקים הקטנים ביותר של החומר אינם נקודות אלא לולאות זעירות של מיתר. גודלו של מיתר תלוי בגודל שנקרא אורך המיתר. התיאוריה משאירה את ערכו פתוח. הוא תלוי באלמונים נוספים, כמו עוצמת האינטראקציה בין מיתרים וגודל הממדים הנוספים שהתיאוריה דורשת.
פיזיקאים מניחים בדרך כלל אורך מיתר שאינו גדול בהרבה מאורך פלאנק, 1.6 × 10−35 מטרים, קנה המידה שבו צפויות ההשפעות הקוונטיות של הכבידה להיות משמעותיות. בגרסאות התיאוריה שפיזיקאים מבינים הכי טוב, מיתר ארוך מאורך פלאנק. הערך המוצג למעלה הוא מעט יותר ממחצית אורך פלאנק.
בתורת המיתרים אורך המיתר משמש גם, בקירוב, כמרחק הקטן ביותר. מיתר אינו יכול לחקור דבר שקצר ממנו, כי בקנה מידה זה הוא מטושטש.
השוואות גודל
- כ-100 מיליארד מיליארד (1020) מיתרים שאורכו של כל אחד מהם אורך פלאנק אחד, מונחים זה אחר זה, היו משתרעים על פני פרוטון, שרוחבו כ-1.7 פמטומטרים. פמטומטר הוא 10−15 מטרים. אורך פלאנק הוא העצם הגדול יותר הבא בתור באתר.
- אילו מיתר שאורכו אורך פלאנק אחד הוגדל לגודל של שערת אדם, שרוחבה כ-0.1 מילימטרים, פרוטון היה ברוחב של בערך שנת אור. שנת אור היא המרחק שהאור עובר בשנה אחת.
- ניסויים במאיץ החלקיקים HERA מצאו שרוחבם של קווארקים קטן מ-8.6 × 10−19 מטרים. הגבול הזה עדיין שווה לכ-50 מיליון מיליארד (5 × 1016) אורכי פלאנק.
מה המיתרים היו מסבירים
בתורת המיתרים כל סוג של חלקיק הוא מיתר שמתנודד בדרכו שלו, ולכל אחד מהם תדר משלו. התיאוריה החלה כניסיון לתאר כיצד חלקיקים כמו פרוטונים מקיימים אינטראקציה זה עם זה. היא התפתחה לניסיון לתאר את כל החלקיקים והכוחות בתיאוריה אחת.
בתורת המיתרים הכבידה אינה בגדר רשות: התיאוריה דורשת אותה. פיזיקאים רבים חוקרים את תורת המיתרים כתורת כבידה קוונטית אפשרית, כזו שתאחד את הכבידה עם מכניקת הקוונטים. התיאוריה דורשת גם שישה או שבעה ממדי מרחב נוספים מעבר לשלושה שנצפו.
מדוע המיתרים לא נבדקו
תורת המיתרים ספקולטיבית. אין עדות ניסיונית לכך שהיא מתארת את העולם האמיתי, והיא עדיין אינה מניבה תחזית אחת וברורה שאפשר לבדוק בניסויים. בתמונה שפותחה בסביבות 1980, הממדים הנוספים מגולגלים בסביבות קנה המידה של פלאנק, קטנים מכדי לבדוק אותם בעתיד הקרוב.
בחלק מהגרסאות המיתרים בהישג ידו של מאיץ ההדרונים הגדול, מאיץ החלקיקים הגדול והחזק ביותר בעולם. המאיץ חיפש חלקיקים כבדים שיהיו מיתרים מתנודדים. נכון לסקירה של קבוצת נתוני החלקיקים מ-2025, הוא שלל חלקיקים כאלה שמסתם קטנה מפי 8,400 בקירוב ממסת פרוטון.
מקורות
- Explain it in 60 seconds: String theory. John H. Schwarz, Symmetry, Fermilab and SLAC, 2007.
- Lectures on String Theory. David Tong, University of Cambridge, 2009.
- Extra Dimensions. Particle Data Group, 2025.
- Minimal Length Scale Scenarios for Quantum Gravity. Sabine Hossenfelder, Living Reviews in Relativity, 2013.
- The Large Hadron Collider. CERN.
- Proton mass energy equivalent in MeV. NIST CODATA, 2022.
- Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. ZEUS Collaboration, Physics Letters B, 2016.
- Planck length. NIST CODATA, 2022.
- Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- Measuring the Universe. International Astronomical Union.