Warum gibt es Gravitonen unter den Schwingungsmodi in der Stringtheorie?

Warum sind Gravitonen unter den Schwingungsmodi der „Saiten“ in der Stringtheorie vorhanden?

Denn wenn die Stringtheorie Gravitonen nicht beinhalten würde, würden wir eine neue Theorie machen, die sie beinhaltet. Die Bereitstellung einer Quantentheorie der Gravitation ist eines der Hauptziele der Stringtheorie. Warum sollte jemand eine Theorie erfinden und studieren, die nicht einmal das Phänomen beinhaltet, an dem sie interessiert sind?
Das ist nicht im Geringsten eine Antwort @Colin K. Ich habe gefragt, warum wir davon ausgehen können, dass sie da sind, was uns das Recht gibt zu sagen, dass sie es sind, das ist sicherlich klar.
Wir gehen davon aus, weil es der springende Punkt der Theorie ist! Es ist, als würde man fragen, warum die Newtonsche Gravitation davon ausgeht, dass zwischen massiven Körpern eine Anziehungskraft existiert; sie setzt es voraus, weil es der ganze Zweck der Theorie ist, es zu quantifizieren.
Und wir haben das „Recht“, davon auszugehen, denn die einzige wichtige Anforderung an eine Theorie ist, dass sie experimentelle Ergebnisse korrekt vorhersagt. Sie können eine auf magischem Elfenstaub basierende Theorie aufstellen, wenn Sie zeigen können, dass sie in der Lage ist, Beobachtungen vorherzusagen, und dies genauer als andere Theorien, oder zumindest so gut ist wie andere Theorien, während sie einen anderen Vorteil wie Einfachheit hat.
Könnten wir in diesem Fall nicht eine alte Theorie erfinden und ein Graviton hineinwerfen?

Antworten (1)

In diesem vierten Vortrag seines Saitenkurses erklärt Lenny Susskind leicht technisch und sehr verständlich, warum es für geschlossene Saiten eine Spin 2-Anregung gibt, die als Graviton interpretiert werden kann.

Um dies zu erklären, schreibt er alle tiefstmöglichen Anregungen einer geschlossenen Saite auf. Es können sich links und rechts bewegende Wellen unterschiedlicher Frequenzen ergeben. Unter Berücksichtigung der sogenannten Level-Matching- Bedingung, die besagt, dass die Energie der sich rechts bewegenden Wellen mit der Energie der sich links bewegenden Wellen übereinstimmen muss, sind alle Möglichkeiten außer denen mit Spin 2 und Spin 0 ausgeschlossen. Physikalisch entspricht die Pegelanpassung der Tatsache, dass die Translation der Wellenfunktion entlang der geschlossenen Saite eine Symmetrietransformation ist. Dies bedeutet, dass es bei der Behandlung einer geschlossenen Saite als Folge von Massenpunkten keinen speziellen Punkt auf der Saite gibt (sie sind alle gleichwertig).

Nach meinem bisherigen Verständnis kann die Interpretation der Spin-2-Anregung als Graviton durch folgende Überlegungen motiviert werden: Bei der Beschreibung der Gravitation als QFT in einer gekrümmten Raumzeit übernimmt der metrische Tensor die Rolle des Eichfelds. Da es zwei Lorentz-Indizes hat (das Vektorpotential in der QED hat nur einen), muss dieses Eichfeld (das Graviton) Spin 2 sein. Außerdem können in einer wechselwirkenden Stringtheorie geschlossene Strings nicht vermieden werden. Wenn die Kopplungskonstante nicht verschwindet, können die Enden offener Saiten immer zusammenkommen und sich so verbinden, dass die Saiten geschlossen werden. Der Umkehrprozess kann auch stattfinden (mit derselben Kopplungskonstante), so dass alle (offenen und geschlossenen) Saiten geschlossene Saiten bzw. Gravitonen absorbieren und emittieren können. Das entspricht der Tatsache, dass alles gravitiert.

... also wenn etwas wie ein Hund mit dem Schwanz wedelt, wie ein Hund bellt usw. dann IST es wahrscheinlich ein Hund :-)

Warum gibt es Gravitonen unter den Schwingungsmodi in der Stringtheorie?
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