20 년 동안 일본의 물리학 자들은 버려진 아연 광산 안에 깊은 곳으로 가득 찬 13 층 위의 순수한 물 탱크를 모니터링하여 물 속의 양성자가 자발적으로 떨어지는 것을보고 싶어했습니다. 한편, 중성미자라는 입자와 관련된 성당-수수수 물 탱크에서 노벨상이 우승했습니다. 그러나 4 개의 자연의 세력 중 3 가지가 처음에 단일의 기본 세력에서 나뉘어져 있음을 확인하는 이벤트는 여전히 기다리고 있습니다.
슈퍼 카미오 칸데 실험의 양성자 붕괴 검색 팀을 이끌고있는 도쿄 대학의 마코토 미우라 (Makoto Miura)는“지금까지 우리는이 양성자 붕괴 증거를 보지 못했습니다.
강하고 약하고 전자기 성 힘을 함께 묶는 다른“그랜드 통합 이론”또는“내장”은 양성자가 부패하는 데 얼마나 오래 걸리는지에 대한 다양한 예측을 만듭니다. Super-K의 최신 분석에 따르면 아 원자 입자는 평균적으로 최소 160 억 조의 조 2 조 달러, 팀이 2012 년에 계산 한 최소 1,300 억 조의 수명에서 증가해야한다는 사실을 발견했습니다. , 예상 된 양성자 수명의 더 넓은 범위를 배제하고 사랑하는 1970 년대의 그랜드 통일 가설을 입증되지 않은 꿈으로 남겨 두십시오. 델라웨어 대학교의 물리학자인 스티븐 바 (Stephen Barr)는“지금까지 우리 가이 아이디어를 확인할 가능성이 가장 높은 방법은 양성자 붕괴임을 확인할 수 있습니다.
양성자 붕괴가 없다면, 오늘날의 기본 입자를 지배하는 힘은 실제로 단일“웅장한 통합”힘의 파편이라는 증거는 순전히 정직한 일입니다. 세 힘은 높은 에너지로 추정 될 때 동일한 강도로 수렴하는 것처럼 보이며, 수학적 구조는 고대의 슈퍼 몬트 팬티에서 힌트에서 지구의 대륙의 형태가 더 큰 전체에 포함시킵니다.
Barr는“이 조각이 있으며 완벽하게 맞습니다. "대부분의 사람들은 그것이 사고가 될 수 없다고 생각합니다."
만일 세력이 실제로 우주의“그랜드 통일 시대”동안 1 조 2 조의 1 조 2 조의 첫 번째로 1 조의 첫 번째라면, 이제 세 힘에 대한 뚜렷한 반응을 갖는 입자는 결정의 측면과 같이 대칭적이고 상호 교환 가능했을 것입니다. 우주가 식히면서,이 대칭들은 결정이 산산조각처럼 부러 졌을 것입니다.
지난 40 년 동안 물리학 자들은 입자의 가능한 초기 대칭 배열을 설명하는 다양한 장 모델을 제안했습니다. 어떤 모델이 올바른지 알아 내면 자연 법칙의 기본 수학적 구조 (그리고 네 번째 힘, 중력으로 제곱 할 수있는 방법)뿐만 아니라 알려진 입자 외에 다른 입자가 존재할 수있는 것도 드러납니다. 이것은 우주의 물질-항격수 불균형과 설명 할 수없는 중성미자의 질량과 같은 다른 물리학의 다른 깊은 신비를 잠재적으로 해결할 수 있습니다. 텍사스 A &M 대학의 물리학자인 Dimitri Nanopoulos는“물론 우리의 꿈은 모든 것에 대한 통일 된 이론을 갖는 것입니다.
힘의 병합을 직접 복제하려면 불가능한 양의 에너지가 필요합니다. 그러나 웅장한 통일은 오늘날 우주에서 미묘한 흔적을 만들어야합니다. 모든 장 모델은 양성자와 중성자의 기본 빌딩 블록 인 쿼크가 초기에 전자를 포함하는 입자 클래스 인 leptons와 구별 할 수 없다고 주장합니다. 양자 불확실성으로 인해,이 기본 대칭과 관련된 웅장한 통합 힘은 때때로 쿼크 또는 골동품을 해당 렙톤 또는 안티 렙톤으로 자발적으로 변형시켜야합니다. 이것이 양성자 내부의 쿼크 중 하나에서 발생하면 양성자가 즉시 떨어져 나와 방사선의 감지 가능한 플래시를 방출합니다. 그것이 Super-Kamiokande 실험의 물리학 자들이보기를 기다리고있는 것입니다. (중성자는 비슷하게 부패 할 것입니다. 전문가들은 그것을 속도로 부패라고 부릅니다.)
1974 년에 보스턴 대학교 (Boston University)의 미래 노벨상 수상자 인 쉘든 글래시 (Sheldon Glashow)와 현재 하버드 (Harvard)의 하워드 게르지 (Howard Georgi)는 1974 년에 Su (3), Su (2) 및 U (1)로 알려진 수학적 대칭 그룹이 각각 강력하고 약하고 전자기적 힘과 함께“표준 모델”에 해당하는“표준 모델”에 해당하는 수학적 대칭 그룹이 발견되었다고 밝혔다. 알려진 모든 입자를 한 번에 관련시키는 대칭 :SU (5).
Glashow는 회상했다.“우리는 그것이 절대적으로 아름답다고 생각했습니다.
그러나 다른 모델에 의해 예측 된 양성자 수명의 첫 번째 범위와 함께 첫 번째, 가장 단순한 장 모델에 의해 예측 된 양성자 수명은 이미 배제되었습니다. Super-Kamiokande는 현재 몇 가지 인기있는 제안의 예측 범위를 조사하고 있지만 20 년 동안 벨트 아래로 더 나아갈 수는 없습니다. 보스턴 대학교의 물리학자인 Ed Kearns는 실험이 시작된 이래로 Super-K에서 근무한 Ed Kearns는“지금은 많은 데이터가 축적 되었기 때문에 훨씬 더 나은 일을하기가 더 어렵다”고 말했다.
이것은 그랜드 통일의 운명을 불확실하게 만듭니다. 아직 생성 가능한 "Flipped Su (5)"장 모델의 창시자 중 하나 인 Barr는 배우자가 집에 돌아 오기를 기다리는 상황을 비교했습니다. “10 분 늦었다면 간단한 설명이 있습니다. 한 시간 늦게, 아마도 그 설명은 조금 덜 그럴듯해질 것입니다. 그들이 8 시간 늦었다면… 당신은 당신의 남편이나 아내가 죽었다는 것을 걱정하기 시작합니다. 요점은, 당신은 어떤 시점에서 당신의 이론이 죽었다고 말합니까?”
그는 지금 당장“배우자가 10 분 늦거나 한 시간 늦었던 시점에 있습니다. 그랜드 통일이 옳다는 것은 여전히 그럴듯하다.”
웅장한 통일이 실제로 정확하다면, 이것은 우주의 시작 부분에 근본적인 대칭이 존재하고 온도가 떨어지면 모든 방향에서 동일하게 보이는 물처럼 온도가 떨어질 때 부러졌다는 것을 의미합니다.
대칭은 변하지 않은 것을 남기는 변형입니다. 예를 들어 정사각형 90도 회전하면 이전과 동일하게 보입니다. 직사각형 물체 가이 회전 대칭을 나타내려면 4 개의 동일한 측면을 가져야합니다. 마찬가지로, 자연의 법칙에 특정 대칭이 존재한다면, 그것을 실현하기 위해 대칭 입자 세트가 존재해야합니다.
Su (3), 강한 힘에 해당하는 대칭의 수집 (양성자 및 기타 복합 입자에 쿼크를 결합). 이 대칭 그룹에는 "Up Quarks"(6 가지 유형의 쿼크 중 하나)가 상호 교환 할 수있는 세 가지 다른 요금 (종종 빨간색, 파란색 및 녹색으로 표시되어 있다는 규칙이 포함됩니다. 즉, 블루스를 위해 우주의 모든 빨간색 쿼크, 그린을위한 모든 블루, 레드를위한 모든 녹색을 바꾸면 아무도 말할 수 없습니다. "다운"쿼크와 다른 모든 쿼크 도이 대칭 트리플렛에 들어 있으며, 이는 정상 삼각형의 측면과 같습니다. 강한 힘을 전달하는 8 개의 입자 인 Gluons는 삼각형의 회전기로 생각할 수 있습니다.
한편, 약한 힘과 관련된 SU (2) 대칭 (많은 종류의 방사성 붕괴를 담당하는)은 예를 들어 쿼크와 다운 쿼크 사이의 대칭을 포함합니다. 모든 u 를 전환하십시오 S와 d Nanopoulos는“약한 힘을 설명하는 방정식에서“내가이 일을 해왔다는 것을 결코 이해하지 못할 것”이라고 Nanopoulos는 말했다.
SU (5)와 같은 내장에는 SU (3), SU (2) 및 U (1)의 모든 대칭이 포함되며 새로운 믹스에 추가됩니다. 예를 들어, Su (5)는 랑탑과 앤 틸프 톤과 함께 쿼크와 골동품을“5 장”으로 그룹화하는데, 이는 일반 펜타곤의 구별 할 수없는 측면과 같습니다. 일반적으로 강하고 약하고 전자기 성력을 전달하는 입자는이 더 큰 수학적 구조에서 동일합니다. 자연스럽게 발생하는 12 개와 여분의 수십 명이 단일“그랜드 통합”힘을 전달합니다.
그들이 SU (5) 모델을 발견했을 때 Glashow와 Georgi는 SU (5)의 구조에 존재하는 12 개의 추가 힘 캐리어가 양성자 붕괴를 유발할 것이라는 것을 즉시 깨달았습니다. SU (5)가 오늘 보이는 세 조각에 침입했을 때, 원래 힘 캐리어의 12 개가 현재 형태를 취했을 것이지만, 사라지지 않고 다른 12 명은 단지 극도로 무겁고 약해졌을 것입니다. 이 유령의 힘 항공사는 때때로 쿼트를 실현하고 스왑 할 것입니다. Georgi와 다른 사람들은 SU (5) 모델이 옳다면 평균 양성자 (3 개의 쿼크로 만들어진)가 10 년 안에 부패 할 것이라고 계산했습니다.
이 예측은 1980 년대 오하이오 주 Irvine-Michigan-Brookhaven 실험과 Super-K의 전임자 인 Kamiokande 실험에 의해 위조되었습니다. 일부 흔들림 공간이 발견되어 대략 100 배나 더 작은 양성자 수명 예측으로 이어졌지만 충분하지 않았습니다. 1996 년에 온라인으로 가고 몇 년 후, Super-K 실험은 SU (5)를 결정적으로 배제했습니다. Barr는 이렇게 회상했다.
그 이후로 상황은 더 모호 해졌습니다. SU (5)는 가능한 한 간단한 반면, 연구원들은 기존 입자가 적합 할 수있는 다양한 다른 대칭 그룹을 발견했으며, 양성자가 훨씬 느리게 부패시킬 수있는 추가 특징과 변수를 발견했습니다. 이 모델 중 일부는 입자 수를 두 배로 늘리는 "초대칭"이라는 추가 대칭을 추가합니다. 뒤집힌 Su (5), Su (5)의 Fiveplet 내부의 렙톤과 앤 틸프 톤과 함께 어떤 쿼크와 골동품이 가는지 재정렬하여 프로세스에서 여분의 대칭을 다루고 있습니다.
.10 년 이상 양성자 수명의 하한을 설정 한 Super-K의 최신 결과는 Flipped SU (5)를 포함하여 많은 모델의 관심 영역으로 이동합니다. 1980 년대 초 Su (5)를 개발 한 연구원 중 한 명인 Nanopoulos는“이것에 대해 매우 기쁘게 생각합니다.
.그러나 Super-K는 향후 몇 년 동안 갑자기 금을 공격하고 이러한 모델 중 하나를 확인할 수 있었지만 20 년 동안 더 많이 실행될 수 있으며, 모델을 결정적으로 배제하지 않고 양성자 수명의 하한을 누르고 있습니다.
.일본은 Hyper-Kamiokande라는 10 억 달러 규모의 탐지기를 건설하는 것을 고려하고 있으며, 이는 Super-K보다 8 배에서 17 배 사이이며 20 년 후 10 년의 양성자 수명에 민감 할 것입니다. 붕괴의 물방울을보기 시작할 수 있습니다. 아니면 그렇지 않을 수도 있습니다. Barr는“우리는 운이 좋지 않을 수 있습니다. "우리는 누구나 누군가가 너무 느리게 만들고 양성자가 부패하고 운이 좋지 않은 가장 큰 탐지기를 구축 할 수 있습니다."
.대칭 그룹 E 6 와 같은 테스트를 피하기 위해 항상 더 큰 탐지기의 탐지기에 관계없이 더 사치스러운 장 모델을 구성 할 수 있습니다. 또는 e 8 , 풍부한 매개 변수를 한 번의 즐거움만큼 오래 살도록 조정할 수 있습니다. 이 모델 중 하나는 정확하지만 아무도 알지 못할 것입니다. Nanopoulos는“사람들은 대칭이 높은 모델을 구성하고 코에 서서 양성자 붕괴를 피하려고 노력할 수 있습니다. “좋아요, 할 수 있지만… 똑바로 얼굴로 어머니에게 보여줄 수는 없습니다.”
.Glashow는 Su (5)가 배제되었을 때 전체 사건에 대한 관심을 크게 상실했습니다. "양성자 붕괴는 실패했다"고 그는 말했다. “많은 훌륭한 아이디어가 죽었습니다.”
그랜드 통일은 정확히 죽지 않았습니다. 정황 증거는 그 어느 때보 다 매력적입니다. 그러나 아이디어는 양성자처럼 영원한 림보에 남아있을 수 있습니다.
