Lifestyle

Kakvi su izgledi da ćemo utemeljiti potpunu jedinstvenu teoriju u ne tako dalekoj budućnosti?

Svaki put kad smo proširili naša promatranja na više energije i manje dimenzije, otkrismo nove slojeve građe svijeta. Na početku stoljeća, otkriće Brownovog gibanja s tipičnom energijom čestice 3 x 102 eV pokazalo je da građa materije nije neprekidna već da je materija sastavljena od pojedinačnih atoma. Kratko nakon toga otkriveno je da su ti, kako se mislilo nedjeljivi, atomi složeni od jezgre i elektrona koji kruže oko nje s energijama reda veličine nekoliko elektronvolti. Za samu jezgru je pak nađeno da je složena od takozvanih elementarnih čestica, protona i neutrona, držanih zajedno nuklearnim vezama reda veličine 108 eV. Posljednje poglavlje u toj priči je otkriće da su protoni i elektroni građeni od kvarkova, držanih zajedno vezama reda veličine 109 eV.

Danak takvom na pretku teorijske fizike je da su nam sada potrebni ogromni strojevi i velike količine novca za izvođenje pokusa, rezultate kojih ne možemo pretkazati. Naše prošlo iskustvo može nas navesti na to da postoji beskonačan niz slojeva građe tvari na sve višim i višim energijama. Doista, stanovište o beskonačnom slijedu kutija unutar kutija bijaše službena dogma u Kini u vrijeme Četveročlane Bande. Međutim, čini se da bi gravitacija trebala pribaviti neki limit, ali tek na vrlo kratkoj dužini od 1033 cm i na vrlo visokoj energiji od 1028 eV.

Na dužinama kraćima od ove trebalo bi očekivati da se prostorvrijeme prestane ponašati poput glatkog kontinuuma i poprimilo bi pjenastu građu zbog kvantnih fluktuacija gravitacijskog polja. Postoji vrlo široko neistraženo područje između granice sadašnjih ekserimentalnih mogućnosti od oko 1010 eV i gravitacijskog prekida pri 1028 eV. Bilo bi naivno pretpostaviti, kako to čine velike jedinstvene teorije, da u tom silnom rasponu energija postoji samo jedan ili dva sloja građe.

Međutim, postoje temelji za optimizam. Ovog trenutka, ako već ništa drugo, izgleda da se gravitacija može ujediniti s drugim fizičkim međudjelovanjima samo u nekoj teoriji supergravitacije. Čini se da ima samo neki konačan broj takvih teorija. Posebno, postoji najveća takva teorija, takozvana proširena supergravitacija N = 8. Ona sadrži jedan graviton, osam čestica spina – 3 /2 zvanih gravitonos, dvadeset osam čestica spina 1, pedeset šest čestica spina -1/2 i sedamdeset čestica spina 0. Koliko god ti brojevi bili veliki, nisu dovoljno veliki da objasne sve one čestice što ih, tako izgleda, promatramo u jakim i slabim međudjelovanjima.

Na primjer, N = 8 teorija ima dvadeset osam čestica spina 1. One su dovoljne za objašnjenje gluona koji nose jaka međudjelovanja te za objašnjenje dvije od četiri čestice koje nose slaba međudjelovanja, ali ne i druge dvije. Trebalo bi se stoga vjerovati da mnoge ili većina promatranih čestica poput gluona ili kvarkova i nisu doista elementarne, kako nam se sada čini, već da su one vezna stanja osnovnih N = 8 čestica.

Nije vjerojatno da ćemo imati dovoljno snažne ubrzivače čestica za ispitivanje ovih složenih struktura u nekoj dovoljno bliskoj budućnosti, ili možda nikad, ako bi se radili planovi na temelju sadašnjih gospodarskih kretanja. Ipak, činjenica da su ta vezna stanja proizašla iz dobro definirane N = 8 teorije omogućila bi nam postaviti izvjestan broj predviđanja koja bi se mogla ispitati na energijama dohvatljivima već sada ili u bliskoj budućnosti.

Stanje bi stoga moglo biti slično onome za Salam-Weinbergovu teoriju koja je ujedinila elektromagnetizam i slabo međudjelovanje. Niskoenergetska predviđanja ove teorije tako se dobro slažu s promatranjima da je ta teorija sada općenito prihvaćena, premda još nismo dosegnuli energije na kojima se ujedinjenje i ostvaruje.

error: Content is protected !!