Теория Великого Объединения

За пределами стандартной модели
Смоделированные данные детектора частиц CMS на большом адронном коллайдере, изображающие бозон Хиггса, образованный сталкивающимися протонами, распадающимися на адронные струи и электроны
Стандартная модель
Свидетельство Проблема иерархии Темная материя Темная энергия Квинтэссенция Фантомная энергия Темное излучение Темный фотон Проблема космологической постоянной Сильная проблема CP Колебания нейтрино
Теории Теория Бранса – Дике Гипотеза космической цензуры Пятая сила F-теория Теория всего Единая теория поля Теория Великого Объединения Разноцветный Теория Калуцы – Клейна Топологическая квантовая теория поля Локальная квантовая теория поля Теория поля Лиувилля 6D (2,0) суперконформная теория поля Некоммутативная квантовая теория поля Квантовая космология Космология браны Теория струн Теория суперструн М-теория Гипотеза математической вселенной Зеркальная материя Модель Рэндалла – Сундрама Теория Янга – Миллса N = 4 суперсимметричная теория Янга – Миллса Твисторная теория струн Темная жидкость Двойная специальная теория относительности инвариант де Ситтера специальная теория относительности Причинные фермионные системы Термодинамика черной дыры Физика без частиц Гравифотон Гравискалар Гравитон Гравитино Массивная гравитация Теория калибровочной гравитации Калибровочная теория гравитации Симметрия CPT
Суперсимметрия MSSM NMSSM Теория суперструн М-теория Супергравитация Нарушение суперсимметрии Дополнительные размеры Большие дополнительные размеры
Квантовая гравитация Ложный вакуум Теория струн Отжим пена Квантовая пена Квантовая геометрия Петлевая квантовая гравитация Квантовая космология Петлевая квантовая космология Причинная динамическая триангуляция Причинные фермионные системы Причинные множества Симметрия событий Каноническая квантовая гравитация Полуклассическая гравитация Теория сверхтекучего вакуума
Эксперименты ЭННИ Гран Сассо Я НЕ LHC SNO Супер-К Теватрон Новая звезда
v т е

Гранд единой теория ( ТВО ) представляет собой модель в физике элементарных частиц , в котором, при высоких энергиях , три калибровочных взаимодействия по стандартной модели , содержащее электромагнитные , слабые и сильные силы будут объединено в единую силу. Хотя эта объединенная сила не наблюдалась напрямую, многие модели GUT предполагают ее существование. Если объединение этих трех взаимодействий возможно, это повышает вероятность того, что в очень ранней Вселенной была эпоха великого объединения, в которой эти три фундаментальных взаимодействия еще не были отчетливыми.

Эксперименты подтвердили, что при высоких энергиях электромагнитное взаимодействие и слабое взаимодействие объединяются в одно электрослабое взаимодействие . Модели GUT предсказывают, что при еще более высокой энергии сильное и электрослабое взаимодействие объединятся в единое электронно-ядерное взаимодействие. Это взаимодействие характеризуется одной большей калибровочной симметрией и, следовательно, несколькими носителями силы , но одной унифицированной константой связи . Объединение гравитации с электронно-ядерным взаимодействием дало бы более полную теорию всего (TOE), а не теорию Великого Объединения. Таким образом, GUT часто рассматриваются как промежуточный шаг к TOE.

Новые частицы , предсказанные моделями GUT , как ожидается, имеют чрезвычайно высокие массы вокруг в ТВО масштабе от ГэВ (всего несколько порядков ниже планковских в ГэВ) -и так хорошо за пределами досягаемости любых прогнозируемых коллайдера частиц экспериментов. Таким образом, частицы , предсказанные моделями GUT будет не в состоянии наблюдать непосредственно, а вместо этого эффекты большого объединения могут быть обнаружены с помощью косвенных наблюдений , таких как протонного распада , электрических дипольных моментов из элементарных частиц или свойств нейтрино . ^[1] Некоторые GUT, например модель Пати-Салам. ${\ displaystyle 10 ^ {16}}$ ${\ displaystyle 10 ^ {19}}$ , предсказывают существование магнитных монополей .

Хотя можно ожидать, что GUT будут предлагать простоту по сравнению со сложностями, присутствующими в Стандартной модели , реалистичные модели остаются сложными, потому что они должны вводить дополнительные поля и взаимодействия или даже дополнительные измерения пространства, чтобы воспроизвести наблюдаемые массы фермионов и углы смешивания. Эта трудность, в свою очередь, может быть связано с существованием ^{[ разъяснение необходимости ]} о семейных симметрий за пределами обычных моделей GUT. Из-за этого, а также из-за отсутствия какого-либо наблюдаемого эффекта великого объединения до сих пор не существует общепринятой модели GUT.

Модели, которые не объединяют три взаимодействия с использованием одной простой группы в качестве калибровочной симметрии, но делают это с использованием полупростых групп , могут проявлять аналогичные свойства и иногда также называются Теориями Великого Объединения.

Нерешенная проблема в физике :

Объединяются ли три силы Стандартной модели при высоких энергиях? Какой симметрией регулируется это объединение? Может ли теория Великого объединения объяснить количество поколений фермионов и их массы?

(больше нерешенных задач по физике)

История [ править ]

Исторически первая истинная GUT, основанная на простой группе Ли $SU (5)$ , была предложена Ховардом Джорджи и Шелдоном Глэшоу в 1974 году. ^[2] Модели Джорджи – Глэшоу предшествовала полупростая модель алгебры Ли Пати – Салама . Абдус Салам и Джогеш Пати , ^[3] первопроходцы идеи унифицировать калибровочные взаимодействия.

Аббревиатура GUT была впервые введена в 1978 г. исследователями ЦЕРНа Джоном Эллисом , Анджеем Бурасом , Мэри К. Гайярд и Дмитрием Нанопулосом , однако в окончательной версии своей статьи ^[4] они выбрали менее анатомическую GUM (Мессу Великого Объединения). Позднее в том же году Нанопулос был первым, кто использовал аббревиатуру ^[5] в своей статье. ^[6]

Мотивация [ править ]

Предположение о том , что электрические заряды из электронов и протонов , кажется, компенсируют друг друга точно высочайшую точность необходимо для существования макроскопического мира , как мы его знаем, но это важное свойство элементарных частиц не объясняется в стандартной модели физики элементарных частиц . Хотя описание сильных и слабых взаимодействий в рамках Стандартной модели основано на калибровочных симметриях, управляемых простыми группами симметрии $SU (3)$ и $SU (2),$ которые допускают только дискретные заряды, оставшийся компонент, слабый гиперзарядвзаимодействие описывается абелевой симметрией $U (1),$ которая в принципе допускает произвольное присвоение зарядов. ^{[примечание 1]} Наблюдаемое квантование заряда , а именно постулирование о том, что все известные элементарные частицы несут электрические заряды, точные кратные одной трети «элементарного» заряда , привело к идее, что гиперзарядвзаимодействия и, возможно, сильные и слабые взаимодействия могут быть встроены в одно взаимодействие Великого Объединения, описываемое одной, более крупной простой группой симметрии, содержащей Стандартную модель. Это автоматически предсказало бы квантованную природу и значения всех зарядов элементарных частиц. Поскольку это также приводит к предсказанию относительной силы фундаментальных взаимодействий, которые мы наблюдаем, в частности, слабого угла смешивания , Grand Unification в идеале сокращает количество независимых входных параметров, но также ограничивается наблюдениями.

Великое Объединение напоминает объединение электрических и магнитных сил в теории электромагнетизма Максвелла в XIX веке, но его физические последствия и математическая структура качественно отличаются.

Объединение частиц материи [ править ]

Схематическое изображение фермионов и бозонов в

SU (5)

GUT, показывающее

5 + 10-

расщепление в мультиплетах. Нейтральные бозоны (фотон, Z-бозон и нейтральные глюоны) не показаны, но занимают диагональные элементы матрицы в сложных суперпозициях.

SU (5) [ править ]

Картина слабых изоспинов , слабых гиперзарядов и сильных зарядов для частиц в модели SU (5) , повернутая на предсказанный слабый угол смешивания , показывает электрический заряд примерно по вертикали. Помимо частиц Стандартной модели , теория включает двенадцать цветных X-бозонов, ответственных за распад протона .

$SU (5)$ - простейший GUT. Наименьшая простая группа Ли, содержащая стандартную модель и на которой была основана первая теория Великого Объединения, - это

{\ Displaystyle {\ rm {SU (5) \ supset SU (3) \ times SU (2) \ times U (1)}}}

.

Такие групповые симметрии позволяют по-новому интерпретировать несколько известных частиц, включая фотон, W- и Z-бозоны и глюон, как различные состояния поля одной частицы. Однако не очевидно, что простейшие возможные варианты расширенной симметрии «Великого Объединения» должны дать правильный перечень элементарных частиц. Тот факт , что все известные в настоящее время частицы материи вписываются в трех экземплярах самых маленьких групповых представлений о $SU (5)$ и сразу же выполнять правильные наблюдаемые заряды, является одним из первых и наиболее важных причин , почему люди считают , что теории великого объединения может на самом деле быть реализованным в природе.

Два маленьких неприводимые представления о $SU (5)$ являются $5$ (определяющее представление) и $10$ . В стандартном задании $5$ содержит зарядовые конъюгаты цветового триплета кварков правого нижнего типа и левостороннего изоспинового дублета лептона , в то время как число $10$ содержит шесть кварковых компонентов верхнего типа , левостороннего нижнего типа. триплет цвета кварка и правый электрон . Эта схема должна быть воспроизведена для каждого из трех известных поколения материи . Примечательно, что эта теория не содержит аномалий .

Гипотетические правые нейтрино являются синглетом $SU (5)$ , что означает, что его масса не запрещена какой-либо симметрией; ему не нужно спонтанное нарушение симметрии, что объясняет, почему его масса была бы большой. ^{[ требуется пояснение ]} (см. механизм качелей ).

SO (10) [ править ]

Паттерн слабого изоспина W, более слабого изоспина W ', сильных g3 и g8 и барионных минус лептонных зарядов B для частиц в теории Великого Объединения SO (10) повернут, чтобы показать вложение в E 6 .

Следующая простая группа Ли, содержащая стандартную модель, - это

{\ Displaystyle {\ rm {SO (10) \ supset SU (5) \ supset SU (3) \ times SU (2) \ times U (1)}}}

.

Здесь объединение материи является еще более полным, поскольку неприводимое спинорное представление $16$ содержит как $5, так$ и $10$ из $SU (5)$ и правое нейтрино, и, таким образом, полное содержание частиц одного поколения расширенной стандартной модели с массы нейтрино . Это уже самая большая простая группа, которая добивается объединения материи в схему, включающую только уже известные частицы материи (кроме сектора Хиггса ).

Поскольку различные стандартные модели фермионы группируются в больших представлений, кишок конкретно предсказать отношения между фермионными масс, таких как между электроном и вниз кварка , в мюона и странного кварка , и тау - лептонов и нижнего кварка для $SU (5 )$ и $SO (10)$ . Некоторые из этих массовых отношений имеют место приблизительно, но большинство - нет (см. Массовые отношения Георгия-Ярлскога ).

Бозонная матрица для $SO (10)$ находится путем взятия матрицы $15 \times 15$ из представления $10 + 5$ для $SU (5)$ и добавления дополнительной строки и столбца для правого нейтрино. Бозоны находятся путем добавления партнера к каждому из 20 заряженных бозонов (2 правых W-бозона, 6 массивных заряженных глюонов и 12 бозонов типа X / Y) и добавления дополнительного тяжелого нейтрального Z-бозона, чтобы образовалось 5 нейтральных бозонов в общий. Бозонная матрица будет иметь бозон или его нового партнера в каждой строке и столбце. Эти пары объединяются, чтобы создать знакомые 16D спинорные матрицы Дирака $SO (10)$ .

E ₆[ править ]

В некоторых формах теории струн , включая гетеротическую теорию струн E ₈ × E ₈ , результирующая четырехмерная теория после спонтанной компактификации на шестимерном многообразии Калаби – Яу напоминает GUT, основанную на группе E 6 . Примечательно, что E ₆ - единственная исключительная простая группа Ли, которая имеет какие-либо комплексные представления , что является требованием, чтобы теория содержала киральные фермионы (а именно все слабо взаимодействующие фермионы). Следовательно, остальные четыре ( G 2 , F 4 , E 7 и E8 ) не может быть калибровочной группой GUT.

Расширенные теории Великого Объединения [ править ]

Некиральные расширения Стандартной модели с векторными спектрами частиц с расщепленными мультиплетами, которые естественным образом появляются в высших SU (N) GUT, значительно изменяют физику пустыни и приводят к реалистичному (в масштабе струны) великому объединению традиционных трех кварк-лептонных семейств. даже без использования суперсимметрии (см. ниже). С другой стороны, из-за нового отсутствующего механизма VEV, возникающего в суперсимметричной SU (8) GUT, может быть найдено одновременное решение проблемы калибровочной иерархии (дублет-триплетное расщепление) и проблемы объединения аромата. ^[7]

GUT с четырьмя семействами / поколениями, SU (8) : если предположить, что фермионы 4 поколения вместо 3, то всего получится $64$ типа частиц. Их можно поместить в $64 = 8 + 56$ представлений $SU (8)$ . Ее можно разделить на $SU (5) \times SU (3) F \times U (1),$ которая является теорией $SU (5)$ вместе с некоторыми тяжелыми бозонами, которые действуют на число поколения.

GUT с четырьмя семействами / поколениями, O (16) : снова предполагая, что фермионы 4 поколения, 128 частиц и античастиц могут быть помещены в одно спинорное представление $O (16)$ .

Симплектические группы и представления кватернионов [ править ]

Также можно рассматривать симплектические калибровочные группы. Например, $Sp (8)$ (которая называется $Sp (4)$ в симплектической группе статьи ) имеет представление в терминах кватернионных унитарных матриц $4 \times 4,$ которые имеют $16-$ мерное вещественное представление и поэтому могут рассматриваться как кандидат в калибровочная группа. $Sp (8)$ имеет 32 заряженных бозона и 4 нейтральных бозона. Его подгруппы включают $SU (4),$ поэтому могут содержать по крайней мере глюоны и фотоны $SU (3) \times U (1)$ . Хотя, вероятно, в этом представлении невозможно иметь слабые бозоны, действующие на киральные фермионы. Кватернионное представление фермионов может быть:

{\begin{bmatrix}e+i{\overline {e}}+jv+k{\overline {v}}\\u_{r}+i{\overline {u_{r}}}+jd_{r}+k{\overline {d_{r}}}\\u_{g}+i{\overline {u_{g}}}+jd_{g}+k{\overline {d_{g}}}\\u_{b}+i{\overline {u_{b}}}+jd_{b}+k{\overline {d_{b}}}\\\end{bmatrix}}_{\rm {L}}

Еще одна сложность с кватернионным представлением фермионов состоит в том, что существует два типа умножения: умножение слева и умножение справа, которые необходимо учитывать. Оказывается, включение левых и правых кватернионных матриц $4 \times 4$ эквивалентно включению одного правого умножения на единичный кватернион, который добавляет дополнительный SU (2) и, следовательно, имеет дополнительный нейтральный бозон и еще два заряженных бозона. Таким образом, группа левых и правых кватернионных матриц $4 \times 4$ - это $Sp (8) \times SU (2),$ которая включает бозоны стандартной модели:

{\rm {SU(4,H)_{L}\times H_{R}=Sp(8)\times SU(2)\supset SU(4)\times SU(2)\supset SU(3)\times SU(2)\times U(1)}}

Если это кватернионнозначный спинор, кватернионная эрмитова матрица $4 \times 4,$ полученная из $Sp (8),$ и чистый мнимый кватернион (оба из которых являются 4-векторными бозонами), то член взаимодействия будет следующим: $\psi$ $A_{\mu }^{ab}$ $B_{\mu }$

{\overline {\psi ^{a}}}\gamma _{\mu }\left(A_{\mu }^{ab}\psi ^{b}+\psi ^{a}B_{\mu }\right)

Представления Octonion [ править ]

Можно отметить, что поколение из 16 фермионов может быть преобразовано в форму октониона, причем каждый элемент октониона является 8-вектором. Если затем поместить 3 поколения в эрмитову матрицу 3x3 с некоторыми добавками для диагональных элементов, то эти матрицы образуют исключительную (грассманов-) йорданову алгебру , которая имеет группу симметрий одной из исключительных групп Ли (F ₄ , E ₆ , E ₇ или E ₈ ) в зависимости от деталей.

\psi ={\begin{bmatrix}a&e&\mu \\{\overline {e}}&b&\tau \\{\overline {\mu }}&{\overline {\tau }}&c\end{bmatrix}}

[\psi _{A},\psi _{B}]\subset J_{3}(O)

Поскольку они являются фермионами, антикоммутаторы йордановой алгебры становятся коммутаторами. Известно, что E ₆ имеет подгруппу $O (10)$ и поэтому достаточно велика, чтобы включать Стандартную модель. Группа калибровки E ₈ , например, будет иметь 8 нейтральных бозонов, 120 заряженных бозонов и 120 заряженных антибозонов. Чтобы учесть 248 фермионов в самом низком мультиплете E ₈ , они должны либо включать античастицы (и, следовательно, иметь бариогенез ), иметь новые неоткрытые частицы, либо иметь гравитационные ( спиновые связи ) бозоны, влияющие на элементы частиц. направление вращения. У каждого из них есть теоретические проблемы.

За пределами групп Ли [ править ]

Были предложены другие структуры, включая 3-алгебры Ли и супералгебры Ли . Ни то, ни другое не согласуется с теорией Янга – Миллса . В частности, супералгебры Ли вводят бозоны с неправильной ^{[ требуется пояснение ]} статистикой. Однако суперсимметрия согласуется с Янгом – Миллсом.

Объединение сил и роль суперсимметрии [ править ]

Объединение сил возможно из-за зависимости параметров силового взаимодействия от энергетического масштаба в квантовой теории поля, называемой ренормализационной группой , которая позволяет параметрам с совершенно разными значениями при обычных энергиях сходиться к одному значению в гораздо более высоком энергетическом масштабе. ^[8]

Ренормгруппа работает из трех калибровочных взаимодействий в стандартной модели было установлено , что почти, но не совсем, встречаются в той же точке , если гиперзаряд нормализуется так , что она согласуется с $SU (5)$ или $SO (10)$ GUT , , которые являются в точности группами GUT, которые приводят к простому объединению фермионов. Это значительный результат, так как другие группы Ли приводят к другим нормировкам. Однако, если использовать суперсимметричное расширение MSSM вместо Стандартной модели, совпадение становится намного более точным. В этом случае константы связи сильного и электрослабого взаимодействий встречаются при энергии великого объединения, также известная как шкала GUT:

\Lambda _{\text{GUT}}\approx 10^{16}\,{\text{GeV}}

.

Принято считать, что это совпадение вряд ли будет совпадением, и его часто называют одной из основных причин дальнейшего исследования суперсимметричных теорий, несмотря на то, что суперсимметричные частицы-партнеры не наблюдались экспериментально. Кроме того, большинство разработчиков моделей просто предполагают суперсимметрию, потому что она решает проблему иерархии, т. Е. Стабилизирует электрослабую массу Хиггса против радиационных поправок . ^[9]

Массы нейтрино [ править ]

Поскольку майорановские массы правого нейтрино запрещены $SO (10)$ -симметрией, $SO (10)$ GUT предсказывают, что майорановские массы правых нейтрино будут близки к масштабу GUT, где симметрия спонтанно нарушается в этих моделях. В суперсимметричных GUT этот масштаб имеет тенденцию быть больше, чем было бы желательно для получения реалистичных масс света, в основном левых нейтрино (см. Осцилляции нейтрино ) с помощью механизма качелей . Эти предсказания не зависят от массовых соотношений Георги-Ярлскога , в которых одни GUT предсказывают другие отношения масс фермионов.

Предлагаемые теории [ править ]

Было предложено несколько теорий, но ни одна из них в настоящее время не получила всеобщего признания. Еще более амбициозная теория, включающая все фундаментальные силы , включая гравитацию , называется теорией всего . Вот некоторые распространенные основные модели GUT:

минимальная лево-правая модель - $SU (3) C \times SU (2) L \times SU (2) R \times U (1) BL$
Модель Георгия – Глэшоу - $SU (5)$
ТАК (10)
Перевернутое SU (5) - $SU (5) \times U (1)$
Модель Пати – Салам - $СУ (4) \times СУ (2) \times СУ (2)$
Перевернутый SO (10) - $SO (10) \times U (1)$

Тринификация - $SU (3) \times SU (3) \times SU (3)$
$E 6$
331 модель
хиральный цвет

Не совсем ГУТЫ:

Разноцветные модели
Маленький Хиггс
Теория струн
Причинные фермионные системы

М-теория
Преоны
Петлевая квантовая гравитация
Теория причинной динамической триангуляции

Примечание : эти модели относятся к алгебрам Ли, а не к группам Ли . Группа Ли могла бы быть $[SU (4) \times SU (2) \times SU (2)] / Z 2$ , просто чтобы взять случайный пример.

Самый многообещающий кандидат - $SO (10)$ . ^[10]^[11] (Минимальный) $SO (10)$ не содержит никаких экзотических фермионов (т.е. дополнительных фермионов, кроме фермионов Стандартной модели и правого нейтрино), и он объединяет каждое поколение в единое неприводимое представление . Ряд других моделей GUT основан на подгруппах $SO (10)$ . Это минимальная модель слева направо , $SU (5)$ , перевернутая SU (5) и модель Пати – Салама . Группа GUT E ₆ содержит $SO (10)$ , но модели на его основе значительно сложнее. Основная причина изучения моделей E ₆ исходит из теории гетеротических струн $E 8 \times E 8$ .

Модели GUT в общем предсказывают существование топологических дефектов, таких как монополи , космические струны , доменные стенки и другие. Но ничего не наблюдалось. Их отсутствие известно как проблема монополя в космологии . Многие модели GUT также предсказывают распад протона , но не модель Пати-Салама; распад протона никогда не наблюдался экспериментально. Минимальный экспериментальный предел времени жизни протона в значительной степени исключает минимальную $SU (5)$ и сильно ограничивает другие модели. Отсутствие обнаруженной суперсимметрии на сегодняшний день также ограничивает многие модели.

Распад протона. Эти рисунки относятся к X-бозонам и бозонам Хиггса .
Распад протона размерности 6 при посредничестве X- бозона в $SU (5)$ GUT $(3,2)_{-{\frac {5}{6}}}$
Распад протона размерности 6 при посредничестве X- бозона в перевернутой $SU (5)$ GUT $(3,2)_{\frac {1}{6}}$
Распад протона размерности 6, опосредованный триплетом Хиггса и анти-триплетом Хиггса в $SU (5)$ GUT $T(3,1)_{-{\frac {1}{3}}}$ ${\bar {T}}({\bar {3}},1)_{\frac {1}{3}}$

Некоторые теории GUT, такие как $SU (5)$ и $SO (10),$ страдают от так называемой проблемы дублет-триплет . Эти теории предсказывают, что для каждого электрослабого дублета Хиггса существует соответствующее цветное поле триплета Хиггса с очень малой массой (на много порядков меньше, чем масштаб GUT здесь). Теоретически, объединяя кварки с лептонами , дублет Хиггса также будет объединен с триплетом Хиггса. Таких троек не наблюдалось. Они также вызовут чрезвычайно быстрый распад протона (намного ниже текущих экспериментальных пределов) и не позволят калибровочным силам связи работать вместе в ренормализационной группе.

Большинство моделей GUT требует троекратного воспроизведения полей материи. Таким образом, они не объясняют, почему существует три поколения фермионов. Большинство моделей GUT также не могут объяснить небольшую иерархию между массами фермионов для разных поколений.

Ингредиенты [ править ]

Модель GUT состоит из калибровочной группы, которая является компактной группой Ли , формы связности для этой группы Ли, действия Янга – Миллса для этой связи, заданного инвариантной симметричной билинейной формой над ее алгеброй Ли (которая задается константой связи для каждого фактора), сектор Хиггса, состоящий из ряда скалярных полей, принимающих значения в пределах вещественных / комплексных представлений группы Ли, и киральных фермионов Вейля, принимающих значения в пределах комплексного представления группы Ли. Группа Ли содержит группу Стандартной модели, а поля Хиггса приобретают VEV.что приводит к спонтанному нарушению симметрии в стандартной модели . Фермионы Вейля представляют собой материю.

Текущий статус [ править ]

В настоящее время нет убедительных доказательств того, что природа описывается Теорией Великого Объединения. Открытие осцилляций нейтрино указывает на то, что Стандартная модель является неполной и привело к возобновлению интереса к определенным GUT, таким как $SO (10)$ . Одним из немногих возможных экспериментальных тестов некоторых GUT является распад протона, а также массы фермионов. Есть еще несколько специальных тестов для суперсимметричного GUT. Тем не менее, минимальное время жизни протонов, определенное исследованиями (в диапазоне от 10 ^{34 до} 10 ³⁵ лет или превышающее его ), исключило более простые GUT и большинство моделей, не относящихся к SUSY. Максимальный верхний предел времени жизни протона (если он нестабилен) рассчитан на уровне 6 x 10 ³⁹ лет для моделей SUSY и 1,4 x 10 ^{36 лет.}лет для минимальных не-SUSY GUT. ^[12]

В калибровочные сцепления сильные КхД , в слабом взаимодействии и гиперзаряд , кажется, пересекаются в общей шкале длины называется ТВО масштаба и равной примерно 10 ¹⁶ ГэВ (чуть меньше энергии Планка 10 ¹⁹ ГэВ), что несколько наводит на мысль. Это интересное численное наблюдение называется объединением калибровочной связи , и оно работает особенно хорошо, если предположить существование суперпартнеров частиц Стандартной модели. Тем не менее, можно добиться того же, постулируя, например, что обычный (не суперсимметричный) $SO (10)$ модели ломаются с промежуточной шкалой, например, группы Пати – Салам.

См. Также [ править ]

Смена парадигмы
Классические теории единого поля
X- и Y-бозоны
B - квантовое число L

Заметки [ править ]

^ Однако существуют определенные ограничения на выбор зарядов частиц из теоретической согласованности, в частности, устранение аномалий .

Ссылки [ править ]

^ Росс, Г. (1984). Теории Великого Объединения . Westview Press . ISBN 978-0-8053-6968-7.
^ Георгий, H .; Глэшоу, SL (1974). «Единство всех сил элементарных частиц». Письма с физическим обзором . 32 (8): 438–41. Bibcode : 1974PhRvL..32..438G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.32.438 . S2CID 9063239 .
^ Пати, J .; Салам, А. (1974). «Лептонное число как четвертый цвет». Physical Review D . 10 (1): 275–89. Bibcode : 1974PhRvD..10..275P . DOI : 10.1103 / PhysRevD.10.275 .
^ Бурас, AJ; Ellis, J .; Гайяр, МК; Нанопулос, Д.В. (1978). «Аспекты великого объединения сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий» (PDF) . Ядерная физика Б . 135 (1): 66–92. Bibcode : 1978NuPhB.135 ... 66В . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (78) 90214-6 . Проверено 21 марта 2011 .
^ Нанопулос, DV (1979). «Протоны не вечны» . Orbis Scientiae . 1 : 91. Препринт Гарварда HUTP-78 / A062.
Перейти ↑ Ellis, J. (2002). «Физика становится физической» . Природа . 415 (6875): 957. Bibcode : 2002Natur.415..957E . DOI : 10.1038 / 415957b . PMID 11875539 .
^ JLChkareuli, SU (N) сУсИ КИШКИ С STRING пережиткам: МИНИМАЛЬНЫЙ SU (5) И ДАЛЕЕ Приглашенный Обсуждение приведены в 29й Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP 98), Ванкувер, 23-29 июля 1998 В * Ванкувер 1998 , Физика высоких энергий, т. 2 1669–73
^ Росс, Г. (1984). Теории Великого Объединения . Westview Press . ISBN 978-0-8053-6968-7.
^ Вильчек, Франк (1998). «Будущее физики элементарных частиц как естествознания». Международный журнал современной физики А . 13 (6): 863–886. arXiv : hep-ph / 9702371 . Bibcode : 1998IJMPA..13..863W . DOI : 10.1142 / S0217751X9800038X . S2CID 14354139 .
^ Grumiller, Daniel (2010). Фундаментальные взаимодействия: Мемориальный том Вольфганга Куммера . World Scientific. п. 351. ISBN. 978-981-4277-83-9.
^ Пран, Нат; Т, Вон Майкл; Джордж, Алверсон (2005-08-19). Pascos 2004: Часть I: Частицы, струны и космология; Часть Ii: Темы в объединении - Пран Натх Festschrift - Материалы Десятого Международного симпозиума . World Scientific. ISBN 978-981-4479-96-7.
^ Нат, Пран; Филевьес Перес, Павел (2007). «Стабильность протона в теориях великого объединения, в струнах и бранах». Отчеты по физике . 441 (5–6): 191–317. arXiv : hep-ph / 0601023 . Bibcode : 2007PhR ... 441..191N . DOI : 10.1016 / j.physrep.2007.02.010 . S2CID 119542637 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Стивен Хокинг , Краткая история времени , включает краткий популярный обзор.
Лангакер, Пол (2012). «Великое объединение» . Scholarpedia . 7 (10): 11419. Bibcode : 2012SchpJ ... 711419L . DOI : 10,4249 / scholarpedia.11419 .

Внешние ссылки [ править ]

Алгебра теорий Великого Объединения

[7] Однако существуют определенные ограничения на выбор зарядов частиц из теоретической согласованности, в частности, устранение аномалий .

[1] Росс, Г. (1984). Теории Великого Объединения . Westview Press . ISBN 978-0-8053-6968-7.

[2] Георгий, H .; Глэшоу, SL (1974). «Единство всех сил элементарных частиц». Письма с физическим обзором . 32 (8): 438–41. Bibcode : 1974PhRvL..32..438G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.32.438 . S2CID 9063239 .

[3] Пати, J .; Салам, А. (1974). «Лептонное число как четвертый цвет». Physical Review D . 10 (1): 275–89. Bibcode : 1974PhRvD..10..275P . DOI : 10.1103 / PhysRevD.10.275 .

[4] Бурас, AJ; Ellis, J .; Гайяр, МК; Нанопулос, Д.В. (1978). «Аспекты великого объединения сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий» (PDF) . Ядерная физика Б . 135 (1): 66–92. Bibcode : 1978NuPhB.135 ... 66В . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (78) 90214-6 . Проверено 21 марта 2011 .

[5] Нанопулос, DV (1979). «Протоны не вечны» . Orbis Scientiae . 1 : 91. Препринт Гарварда HUTP-78 / A062.

[6] Перейти ↑ Ellis, J. (2002). «Физика становится физической» . Природа . 415 (6875): 957. Bibcode : 2002Natur.415..957E . DOI : 10.1038 / 415957b . PMID 11875539 .

[8] JLChkareuli, SU (N) сУсИ КИШКИ С STRING пережиткам: МИНИМАЛЬНЫЙ SU (5) И ДАЛЕЕ Приглашенный Обсуждение приведены в 29й Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP 98), Ванкувер, 23-29 июля 1998 В * Ванкувер 1998 , Физика высоких энергий, т. 2 1669–73

[9] Росс, Г. (1984). Теории Великого Объединения . Westview Press . ISBN 978-0-8053-6968-7.

[10] Вильчек, Франк (1998). «Будущее физики элементарных частиц как естествознания». Международный журнал современной физики А . 13 (6): 863–886. arXiv : hep-ph / 9702371 . Bibcode : 1998IJMPA..13..863W . DOI : 10.1142 / S0217751X9800038X . S2CID 14354139 .

[11] Grumiller, Daniel (2010). Фундаментальные взаимодействия: Мемориальный том Вольфганга Куммера . World Scientific. п. 351. ISBN. 978-981-4277-83-9.

[12] Пран, Нат; Т, Вон Майкл; Джордж, Алверсон (2005-08-19). Pascos 2004: Часть I: Частицы, струны и космология; Часть Ii: Темы в объединении - Пран Натх Festschrift - Материалы Десятого Международного симпозиума . World Scientific. ISBN 978-981-4479-96-7.

[13] Нат, Пран; Филевьес Перес, Павел (2007). «Стабильность протона в теориях великого объединения, в струнах и бранах». Отчеты по физике . 441 (5–6): 191–317. arXiv : hep-ph / 0601023 . Bibcode : 2007PhR ... 441..191N . DOI : 10.1016 / j.physrep.2007.02.010 . S2CID 119542637 .