How big is Snaar?

In de snaartheorie is een snaar een voorgestelde basisbouwsteen van de natuur: een kleine draad die wel lengte heeft, maar geen breedte. Snaren zijn hypothetisch en geen enkel experiment heeft er een gedetecteerd, dus de hierboven getoonde 9,3 × 10⁻³⁶ meter is geen meting. Dat getal is 9,3 gedeeld door een 1 gevolgd door 36 nullen. De snaartheorie zelf zegt niet precies hoe lang een snaar is.

Grootte

De snaartheorie stelt voor dat de kleinste stukjes materie geen punten zijn, maar kleine lusjes van snaar. Hoe groot een snaar is, hangt af van een grootheid die de snaarlengte heet. De theorie laat de waarde ervan open. Die hangt af van andere onbekenden, zoals hoe sterk snaren op elkaar inwerken en hoe groot de extra dimensies zijn die de theorie vereist.

Natuurkundigen gaan meestal uit van een snaarlengte die niet ver boven de Plancklengte ligt, 1,6 × 10⁻³⁵ meter, de schaal waarop de kwantumeffecten van de zwaartekracht naar verwachting belangrijk worden. In de versies van de theorie die natuurkundigen het best begrijpen, is een snaar langer dan de Plancklengte. Het hierboven getoonde getal is iets meer dan de helft van de Plancklengte.

In de snaartheorie fungeert de snaarlengte ook grofweg als kleinste afstand. Een snaar kan niets onderzoeken dat korter is dan de snaar zelf, omdat de snaar op die schaal onscherp is.

Groottevergelijkingen

Ongeveer 100 miljard miljard (10²⁰) snaren van één Plancklengte lang, achter elkaar gelegd, zouden de breedte van een proton beslaan, dat ongeveer 1,7 femtometer breed is. Een femtometer is 10⁻¹⁵ meter, en de Plancklengte is het eerstvolgende grotere object in de verkenner.
Als een snaar van één Plancklengte lang werd vergroot tot de breedte van een mensenhaar, ongeveer 0,1 millimeter, zou een proton ongeveer een lichtjaar breed zijn. Een lichtjaar is de afstand die licht in één jaar aflegt.
Experimenten bij de HERA-deeltjesversneller vonden dat quarks minder dan 8,6 × 10⁻¹⁹ meter breed zijn. Die grens is nog altijd ongeveer 50 miljoen miljard (5 × 10¹⁶) keer de Plancklengte.

Wat snaren zouden verklaren

In de snaartheorie is elk soort deeltje een snaar die op zijn eigen manier trilt, elk met een eigen frequentie. De theorie begon als een poging om te beschrijven hoe deeltjes zoals protonen op elkaar inwerken. Ze groeide uit tot een poging om alle deeltjes en krachten in één theorie te beschrijven.

Zwaartekracht is in de snaartheorie niet optioneel: de theorie vereist die. Veel natuurkundigen bestuderen de snaartheorie als een mogelijke theorie van kwantumzwaartekracht, een theorie die zwaartekracht met kwantummechanica zou verbinden. De theorie vereist ook zes of zeven extra dimensies van de ruimte bovenop de drie die zijn waargenomen.

Waarom snaren niet zijn getest

De snaartheorie is speculatief. Er is geen experimenteel bewijs dat ze de echte wereld beschrijft, en ze doet nog geen enkele duidelijke voorspelling die experimenten kunnen toetsen. In het beeld dat rond 1980 werd ontwikkeld, zijn de extra dimensies opgerold op ongeveer de Planckschaal, te klein om in de nabije toekomst te testen.

Sommige versies plaatsen snaren binnen bereik van de Large Hadron Collider, de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld. De versneller heeft gezocht naar zware deeltjes die trillende snaren zouden zijn. Ten tijde van het overzicht van 2025 van de Particle Data Group had hij zulke deeltjes uitgesloten die lichter zijn dan ongeveer 8.400 keer de massa van een proton.