Forskare från Max Planck-institutet för gravitationell fysik (Tyskland) och universitetet i Warszawa (Polen) har utvidgat standardmodellen för partikelfysik till att omfatta gravitation. Den nya teoretiska konstruktionen, som kan visa sig vara den slutliga teorin om allt, förutsäger förekomsten av partiklar med ovanliga egenskaper. Detta meddelades i ett pressmeddelande på Phys.org.
Egenskaperna hos kända elementära partiklar beskrivs av standardmodellen, som bekräftas experimentellt, men som inte kan förklara ett antal fysiska fenomen (till exempel massens ursprung, neutrinoffekter och ursprunget till mörk massa). Dessutom beskriver standardmodellen elektromagnetiska, svaga och starka interaktioner, men inkluderar inte gravitation. Med andra ord är det oförenligt med allmän relativitet när man överväger fenomen som Big Bang eller förekomsten av en händelsehorisont i svart hål.
För att lösa detta problem har forskare föreslagit olika hypotetiska principer relaterade till den så kallade New Physics. Enligt en av dem - supersymmetri - motsvarar varje känd elementarpartikel en superpartner med en tyngre massa. Således motsvarar hypotetiska fermioner kända bosoner och bosoner kända fermioner. När principerna om allmän relativitet och supersymmetri kombineras försvinner några av de motsättningar som uppstår när man försöker integrera gravitation i kvantmekaniken. Denna fysiska teori kallas övervikt. Enligt vissa forskare är övergravitation teorin om allt, som beskriver alla kända grundläggande interaktioner.
Det fanns dock ett problem när man försökte kombinera övervikt med standardmodellen. De förutsagda värdena för laddningen av elementära partiklar skiftade med 1/6 jämfört med de observerade värdena (teorin förutspådde att elektronen skulle ha en laddning inte -1, men - 5/6). För att lösa detta problem har forskare modifierat U (1) symmetri-gruppen, tack vare vilken den elektromagnetiska interaktionen kan skrivas in i supersymmetri. Detta gjorde det möjligt att få symmetrier för den elektromagnetiska U (1) och den starka interaktionen SU (3), känd från standardmodellen. Men denna modifiering tog inte hänsyn till SU (2) -symmetrin för den svaga interaktionen.
I ett nytt arbete har forskare visat att den svaga interaktionen kan skrivas in i teorin genom den oändliga symmetri-gruppen E10. Att använda detta matematiska verktyg istället för SU (2) -symmetri förutsäger exakt antalet fermioner i standardmodellen och de elektriska laddningarna av partiklar, sa forskarna. Hon förklarar varför sökandet efter nya fysikpartiklar vid Large Hadron Collider inte har lyckats. Dessutom förutspår det förekomsten av partiklar med helt nya egenskaper, varav några kan detekteras med modern utrustning.
