Theoretisch-natuurkundige Lennaert Huiszoon onderzocht aan het Amsterdamse NIKHEF de zogeheten open snaren die elementaire deeltjes met een sterke onderlinge interactie kunnen beschrijven.


De snaartheorie moet een brug vormen tussen de theorie van de zwaartekracht en de kwantummechanica. De theorie beschrijft extreem zware en erg kleine objecten zoals het heelal vlak na deoerknal of zwarte gaten. Volgens de snaartheorie heeft ons heelal tien dimensies: drie ruimtedimensies, één tijddimensie en zes dimensies die eventueel zijn opgerold tot dunne kokertjes.

Een probleem is dat er maar liefst vijf verschillende snarentheorieën bestaan. Vier daarvan zijn theorieën met gesloten snaren. Die beschrijven snaren als elastiekjes die door de ruimtetijd bewegen. De vijfde theorie beschrijft open snaren, ofwel touwtjes met losse einden. De snaartheorieën beschrijven met het splitsen en samenvloeien van snaren de wisselwerking tussen elementaire deeltjes. Hoe meer vertakkingen, hoe sterker de interactie tussen de deeltjes is. Om het rekenwerk behapbaar te houden kijken snaartheoretici alleen naar zwakke interacties, dus naar snaren met weinig vertakkingen.

Sinds 1994 is bekend dat één van de gesloten-snaartheorieën met sterke interactie precies gelijk is aan de open-snaartheorie met zwakke interactie. Onderzoek aan de open-snaartheorie kan daardoor de sterke interactie beschrijven zonder oneindig ingewikkeld rekenwerk. Men vermoedt dat de snaartheorieën allemaal speciale varianten van een zelfde theorie zijn.
Het onderzoek naar de open snaren richt zich vooral op de ruimten waarin de randen van de snaren (de begin- en eindpunten van de opengeknipte elastiekjes) kunnen bewegen. Lennaert Huiszoon heeft met subsidie van het NWO-instituut voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) wiskundig onderzoek gedaan aan deze randruimten. Deze ruimten heten D-branen, genoemd naar de wiskundige Dirichlet.
Huiszoon vermoedt dat ons heelal een vierdimensionaal D-braan is. Voor een bewijs daarvan moest hij een D-braan vinden met alle eigenschappen van het heelal: een relatief vlakke structuur van de vierdimensionale ruimtetijd en alle elementaire deeltjes, met de goede lading, spin en massa.
Hij beperkte zich tot snaren in eenvoudige symmetrische ruimten, zogeheten groepsruimten. In het platte vlak is een cirkel een groepsruimte en in drie dimensies is een bol een groepsruimte. In hogere dimensies worden deze groepsruimten ingewikkelder. Met een nieuwe wiskundige methode toonde hij aan dat in deze groepsruimten de uiteinden van de snaren alleen in zeer specifieke lijnen of vlakken kunnen bewegen. In vervolgonderzoek hoopt Huiszoon D-branen te vinden die daadwerkelijk het universum kunnen beschrijven.

NWO