How big is String?

In der Stringtheorie ist ein String ein vorgeschlagener Grundbaustein der Natur: ein winziger Faden, der eine Länge, aber keine Breite hat. Strings sind hypothetisch, und kein Experiment hat je einen nachgewiesen, weshalb die oben gezeigten 9,3 × 10⁻³⁶ Meter keine Messung sind. Diese Zahl ist 9,3 geteilt durch eine 1 mit 36 Nullen. Die Stringtheorie selbst legt nicht genau fest, wie lang ein String ist.

Größe

Die Stringtheorie geht davon aus, dass die kleinsten Bausteine der Materie keine Punkte, sondern winzige Schleifen aus Strings sind. Wie groß ein String ist, hängt von einer Größe ab, die Stringlänge genannt wird. Die Theorie lässt deren Wert offen. Er hängt von anderen Unbekannten ab, etwa davon, wie stark Strings miteinander wechselwirken, und von der Größe der zusätzlichen Dimensionen, die die Theorie erfordert.

Physiker nehmen meist eine Stringlänge an, die nicht weit über der Planck-Länge liegt, 1,6 × 10⁻³⁵ Meter, der Skala, auf der die Quanteneffekte der Schwerkraft eine Rolle spielen sollen. In den Versionen der Theorie, die Physiker am besten verstehen, ist ein String länger als die Planck-Länge. Der oben gezeigte Wert liegt bei etwas mehr als der Hälfte der Planck-Länge.

In der Stringtheorie wirkt die Stringlänge zudem ungefähr wie eine kleinste Entfernung. Ein String kann nichts erfassen, das kürzer ist als er selbst, weil er auf dieser Skala unscharf ist.

Größenvergleiche

Etwa 100 Trillionen (10²⁰) Strings, die je eine Planck-Länge lang sind, würden, aneinandergereiht, die Breite eines Protons überspannen, das etwa 1,7 Femtometer breit ist. Ein Femtometer ist 10⁻¹⁵ Meter, und die Planck-Länge ist das nächstgrößere Objekt im Explorer.
Wäre ein String, der eine Planck-Länge lang ist, auf die Breite eines menschlichen Haars vergrößert, etwa 0,1 Millimeter, hätte ein Proton einen Durchmesser von etwa einem Lichtjahr. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.
Experimente am Teilchenbeschleuniger HERA ergaben, dass Quarks weniger als 8,6 × 10⁻¹⁹ Meter groß sind. Diese Grenze entspricht immer noch etwa 50 Billiarden (5 × 10¹⁶) Planck-Längen.

Was Strings erklären würden

In der Stringtheorie ist jede Art von Teilchen ein String, der auf seine eigene Weise schwingt, jeweils mit einer eigenen Frequenz. Die Theorie begann als Versuch, zu beschreiben, wie Teilchen wie Protonen miteinander wechselwirken. Daraus wurde der Versuch, alle Teilchen und Kräfte in einer einzigen Theorie zu beschreiben.

Die Schwerkraft ist in der Stringtheorie nicht optional: Die Theorie erfordert sie. Viele Physiker untersuchen die Stringtheorie als mögliche Theorie der Quantengravitation, die Schwerkraft und Quantenmechanik vereinen würde. Zudem erfordert die Theorie sechs oder sieben zusätzliche Raumdimensionen über die drei beobachteten hinaus.

Warum Strings noch nicht getestet wurden

Die Stringtheorie ist spekulativ. Es gibt keine experimentellen Belege dafür, dass sie die reale Welt beschreibt, und sie liefert bislang keine einzige eindeutige Vorhersage, die sich experimentell prüfen lässt. In dem um 1980 entwickelten Bild sind die zusätzlichen Dimensionen auf etwa die Planck-Skala aufgerollt, zu klein, um sie in absehbarer Zeit zu testen.

Manche Versionen bringen Strings in Reichweite des Large Hadron Colliders, des größten und leistungsstärksten Teilchenbeschleunigers der Welt. Der Beschleuniger hat nach schweren Teilchen gesucht, die schwingende Strings wären. Laut dem Bericht der Particle Data Group von 2025 hatte er solche Teilchen mit einer Masse von weniger als etwa dem 8.400-Fachen der Masse eines Protons ausgeschlossen.