Forskere fra Max Planck Institute for Gravitational Physics (Tyskland) og Universitetet i Warszawa (Polen) har utvidet standardmodellen for partikkelfysikk til å omfatte tyngdekraften. Den nye teoretiske konstruksjonen, som kan vise seg å være den endelige teorien om alt, forutsier eksistensen av partikler med uvanlige egenskaper. Dette ble kunngjort i en pressemelding på Phys.org.
Egenskapene til kjente elementære partikler er beskrevet av standardmodellen, som er bekreftet eksperimentelt, men kan ikke forklare en rekke fysiske fenomener (for eksempel opprinnelsen til masse, nøytrino-svingninger og opprinnelsen til mørk masse). I tillegg beskriver standardmodellen elektromagnetiske, svake og sterke interaksjoner, men inkluderer ikke tyngdekraften. Med andre ord er det uoverensstemmende med generell relativitet når man vurderer fenomener som Big Bang eller eksistensen av et svart hulls begivenhetshorisont.
For å løse dette problemet har forskere foreslått forskjellige hypotetiske prinsipper knyttet til den såkalte New Physics. Ifølge en av dem - supersymmetri - tilsvarer hver kjent elementærpartikkel en superpartner med tyngre masse. Dermed tilsvarer hypotetiske fermioner kjente bosoner, og bosoner kjente fermioner. Når prinsippene om generell relativitet og supersymmetri kombineres, forsvinner noen av motsetningene som oppstår når man prøver å innlemme tyngdekraften i kvantemekanikken. Denne fysiske teorien kalles supergravity. I følge noen forskere er supergravity Theory of Everything, som beskriver alle kjente grunnleggende interaksjoner.
Når vi prøvde å kombinere overvekt med standardmodellen, oppsto det imidlertid et problem. De forutsagte verdiene for ladningen av elementære partikler forskjøvet med 1/6 sammenlignet med de observerte verdiene (teorien forutsa at elektronet skulle ha en ladning ikke -1, men - 5/6). For å løse dette problemet modifiserte forskere U (1) symmetri-gruppen, takket være hvilken den elektromagnetiske interaksjonen kan skrives til supersymmetri. Dette gjorde det mulig å oppnå symmetri for den elektromagnetiske U (1) og sterke interaksjonen SU (3), kjent fra standardmodellen. Men denne modifikasjonen tok ikke hensyn til SU (2) symmetri for den svake interaksjonen.
I et nytt arbeid har forskere vist at det svake samspillet kan skrives inn i teorien gjennom den uendelige symmeturgruppen E10. Ved å bruke dette matematiske verktøyet i stedet for SU (2) symmetri forutsier det nøyaktig antall fermioner i standardmodellen og de elektriske ladningene av partikler, sa forskerne. Hun forklarer hvorfor søket etter nye fysikkpartikler ved Large Hadron Collider ikke har lykkes. I tillegg forutsier det eksistensen av partikler med helt nye egenskaper, hvorav noen kan oppdages ved hjelp av moderne utstyr.
