Juste après le Big Bang, l'univers est seulement une des forces fondamentales initiales. Avec le refroidissement progressif de l'univers, les forces fondamentales initiales ont commencé à séparer deux types devient, puis transformé en trois types, et finalement évolué dans les quatre forces fondamentales connues aujourd'hui: attraction (Object.Your agissant entre la masse), La force nucléaire faible (Dominée par la désintégration des particules), La force électromagnétique (Ac entre les particules chargées) et force nucléaire forte (Les quarks liés ensemble). Les physiciens ont rêvaient en mesure de développer un Théorie du Tout Ces quatre forces fondamentales unifient.
quatre forces fondamentales.
En fait, les scientifiques ont à peu près 100GeV sous haute énergie, l'utilisation des expériences collisionneur de particules de telle sorte que la force électromagnétique et la force nucléaire faible dans un pays unifié " force électrofaible . « Cette expérience simulée billion milliardièmes de seconde (10-12 secondes) après l'environnement Big Bang.
Mais la question est, ce qui est arrivé en 10-36 secondes après le Big Bang? En théorie, la force électrofaible avec la force nucléaire forte peut être unifiée ensemble. Un tel grand rêve unifié à partir de 1974, Sheldon Glashow et Howard Georgi trouvé groupe de symétrie mathématique SU (3), SU (2) et U (1) - qui correspondent à la force nucléaire forte, la force nucléaire faible, et la force électromagnétique, ensemble, constituent le modèle standard de la physique des particules - peuvent être incorporés dans un seul groupe de symétrie plus grande: SU (5) Et toutes les particules connues sont devenues impliquées.
Au début de l'univers sous haute énergie, quatre forces fondamentales peuvent être unifiées ensemble. | Source: revue de symétrie
Dans le SU (5), toutes les particules peuvent être considérées comme structure mathématique pentagonale et décagonale représenté. Pour pentagone par exemple, sa chaque bord représente soit un quark ou indiquer un lepton (quarks et leptons sont des particules élémentaires). Mais mathématiquement, pentagone de chaque côté est le même, dans ce modèle, nous ne pouvons pas distinguer entre les quarks et les leptons. Seulement quand l'univers refroidi, cette symétrie serait rompu, de sorte que l'analogie d'un pentagone deviendra fragmenté, chaque fragment représente un quark ou un lepton.
Un effet secondaire de SU (5) est qu'elle prévoit un montant supplémentaire entre les interactions de quark et leptons. Cela signifie que lorsque l'un des trois quarks de protons se tourneront spontanément en un neutrons légers, des protons se désintègrent.
la désintégration du proton est une importante grande prophétie de théorie unifiée. | Source: revue de symétrie
protons carie , La théorie unifiée est grand une prophétie très importante. Mais le seul problème est que l'expérience n'a pas observé de signes de désintégration du proton. Par exemple, Super Kamiokande au Japon a été engagée à surveiller la désintégration des protons libérés rayonnement, mais non observé aucune preuve de la décadence. Les derniers résultats de recherche à la limite inférieure de la durée de vie du proton d'un maximum de 1,6 x 10 - 34 ans , qui (5) prévus pour être de plusieurs ordres de grandeur plus élevé que SU.
théorie unifiée est qu'un seul, la séparation initiale des forces fondamentales régissent les particules élémentaires de la forte aujourd'hui force nucléaire, force nucléaire faible et la force électromagnétique. Si cela est vrai, alors quand une telle force unifiée de reproduire, la désintégration du proton devrait se produire. On peut voir les voies de désintégration du proton Fig: 1 proton représenté par trois quarks, ce qui se traduit par un leptons quark un rayonnement Cerenkov correspondant, conique et la libération, deux quark supplémentaire brièvement composé d'un méson instable, puis immédiatement se désintégrer en deux rayons gamma, et leur libération rayonnement conique. théorie unifiée Grand a beaucoup de modèles différents, les résultats des Super-Kamiokande excluent certains théoriques (barre rouge), il y a encore certains modèles peuvent être droite (barre verte). | Source: Magazine quanta
SU (5) modèle a été aussi simple que possible, mais les chercheurs ont découvert une série de sorte que le groupe de symétrie existant des particules qui y sont intégrées, ce qui permet la vie de protons de fonctionnalités supplémentaires et des variables est étendue, de sorte que les résultats expérimentaux que la donnée précédemment. Certains modèles ajoute une symétrie supplémentaire, connue sous le nom " supersymétrie «C'est le moment le nombre de particules a doublé. Mais le problème est, le Grand collisionneur de hadrons du CERN n'a pas trouvé de preuve de supersymétrie.
Bien que nous n'avons pas observé la désintégration du proton, ni la découverte de nouvelles particules prédites par la théorie de la supersymétrie, mais il y a beaucoup de gens croient encore que la grande théorie unifiée est correcte. Comme le célèbre physicien des particules John Ellis et il a dit: « théorie unifiée de la motivation au sens philosophique existe encore, et je l'aime encore toujours importante théorie supersymétrique, je suis aussi obsédé par la grande théorie unifiée. » Ceux qui croient les scientifiques pensent que la théorie unifiée, la durée de vie du proton ou peut-être juste beaucoup plus que la capacité actuelle du détecteur. Par conséquent, ils ne peuvent tous leurs espoirs sur une plus grande que les détecteurs existants, tels que l'expérience Hyper-K du Japon et les expériences DUNE États-Unis. Bien sûr, il y a des gens sur la grande théorie unifiée a complètement perdu l'intérêt, comme théorie unifiée Glashow d'abord proposé.
Développement théorie unifiée: les forces fondamentales et des particules du modèle standard peuvent être intégrés dans le groupe de symétrie plus grande et plus grande, ce qui est grand correspond de plus en plus complexe théorie unifiée. La figure montre une projection en deux dimensions d'une théorie unifiée. On peut voir que les particules en fonction de leur charge disposées le long de l'axe des gris. des particules de support de force (à savoir bosons), représenté par des cercles et des carrés, la substance constituant les particules (à savoir fermions) sont exprimés par d'autres polygones. | Source: élémentaire des particules Explorer, Garrett Lisi, Troy Gardner, et Greg Petit
En plus de la longue attente des résultats à l'avenir, est-il possible qu'il y ait une autre possibilité: Dans le cas du proton ne se dégrade pas, la grande théorie unifiée est encore possible? Ceci est en effet possible, dans le dernier dans un document , l'Université de Californie, San Diego Bartosz Fornal et Benjamín Grinstein la mise en place d'une théorie unifiée ne nécessite pas de désintégration du proton sur la base de SU (5).
Dans le nouveau modèle, Fornal et Grinstein dans SU (5) est ajouté deux nouvelles structures, a un côté 40, 50 présente l'autre côté. Ces structures représentent un champ lourd, ils aident à unifier la force électrofaible et la force nucléaire forte, et peut prévenir l'apparition de la désintégration du proton. En même temps, ils la théorie établie, il n'a pas besoin de recourir à la théorie de la supersymétrie. Leurs résultats décrit à nouveau ce domaine maturité encore plein de richesse et de charme.
Ensuite, ils ont à faire est d'utiliser ce nouveau modèle pour expliquer pourquoi la lumière dans la découverte 2012 de la masse du boson de Higgs que prévu dans le. Peut-être que cela peut être résolu en ajoutant une théorie supplémentaire dans le domaine. Cette méthode a prouvé être très utile parfois, par exemple pour expliquer le mystère de l'origine de la masse de toutes les particules, les physiciens ont rejoint une théorie du champ de Higgs, qui a donné raison. Ils espèrent aussi que, grâce à la théorie de la correction, la matière sombre candidats de particules introduites dans le modèle.
Avant d'attendre un nouveaux résultats expérimentaux, peut-être cela est une valeur de direction d'essayer.
https://arxiv.org/abs/1610.03597
https://arxiv.org/abs/1706.08535
https://www.quantamagazine.org/no-proton-decay-means-grand-unification-must-wait-20161215/
https://www.symmetrymagazine.org/article/a-gut-feeling-about-physics
