Teorie wielkiej unifikacji

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Teorie wielkiej unifikacji (GUT z ang. Grand Unification Theory) – teorie łączące chromodynamikę kwantową i teorię oddziaływań elektrosłabych. Przedstawiają one oddziaływanie silne, słabe i elektromagnetyczne jako przejaw jednego, zunifikowanego oddziaływania. Żadna z dotychczasowych teorii wielkiej unifikacji nie została potwierdzona doświadczalnie.

Teoria – z gr. theoría- oglądanie, rozważanie. System pojęć, definicji, aksjomatów i twierdzeń ustalających relacje między tymi pojęciami i aksjomatami, tworzący spójny system pojęciowy opisujący jakąś wybraną fizyczną lub abstrakcyjną dziedzinę.Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.

Teorie wielkiej unifikacji wskazują nowe symetrie między cząstkami elementarnymi, co pozwala je traktować jako różne przejawy jednej cząstki. Większość teorii postuluje istnienie nowych cząstek (dotychczas nieodkrytych), takich jak bozony X i Y, i nowych procesów zachodzących z ich udziałem.

Grupa – jedna ze struktur algebraicznych: zbiór niepusty, na którym określono pewne łączne działanie dwuargumentowe wewnętrzne, dla którego istnieje element odwrotny do każdego elementu oraz element neutralny. Można powiedzieć, że grupą jest monoid, w którym każdy element ma element odwrotny. Dział matematyki badający własności grup nazywa się teorią grup.Symetria – rodzaj symetrii, której podlegają przestrzeń, pola kwantowe, równania pola, lagranżjany, hamiltoniany itp. Symetrie są obecnie podstawowym narzędziem fizyki: z ich istnienia można wywnioskować zasady zachowania (twierdzenie Noether) oraz wszystkie własności cząstek elementarnych, takie jak ładunki, masy i oddziaływania, w których uczestniczą. Jeżeli jakiejś własności nie można wyprowadzić z zasad symetrii, tylko trzeba ją postulować arbitralnie, to teorię taką uznajemy za niekompletną.

Wspólną cechą teorii wielkiej unifikacji jest przewidywanie rozpadu protonu. Nie zaobserwowano dotychczas tego procesu. Wynika stąd, iż czas życia protonu powinien być co najmniej rzędu 10 lat.

Motywacją teorii wielkiej unifikacji jest potrzeba uproszczenia grupy symetrii Modelu Standardowego: SU(3)xSU(2)xU(1). Jest ona iloczynem tensorowym grup symetrii chromodynamiki SU(3) i teorii oddziaływań elektrosłabych (Teorii Małej Unifikacji) SU(2)xU(1). Posiada ona trzy parametry, których zależności nie mają żadnego wyjaśnienia teoretycznego. Teorie wielkiej unifikacji zakładają, że symetria ta jest odbiciem większej symetrii, która została złamana we wczesnych etapach istnienia Wszechświata. Grupa tej symetrii tłumaczy związki pomiędzy parametrami Modelu Standardowego.

Supersymetria (SUSY) – hipotetyczna symetria z zakresu fizyki cząstek elementarnych przekształcająca bozony w fermiony.Spontaniczne złamanie symetrii – zjawisko fizyczne zachodzące wówczas, gdy stan podstawowy układu fizycznego ma niższą symetrię (opisaną podgrupą G0 grupy G ) niż symetria układu fizycznego (opisana grupą G).

Najprostsza teoria wielkiej unifikacji uogólnia grupę SU(3)xSU(2)xU(1) do grupy SU(5). Inne teorie opisują grupy: SU(4)xSU(4), SO(10).

Teoretycy poszukują wciąż teorii, która unifikowałaby elektromagnetyzm, oddziaływania słabe, silne oraz grawitację. Unifikacja grawitacji z innymi oddziaływaniami wymaga stworzenia nowego aparatu matematycznego. Algebry takich teorii nie są grupami lecz superalgebrami i opisują symetrię zwaną supersymetrią.

Bozony X i Y – hipotetyczne cząstki elementarne, których istnienie jest postulowane przez teorię wielkiej unifikacji SU(5), ale nie zostało dotąd potwierdzone doświadczalnie.Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców.

Przypisy[ | edytuj kod]

  1. Wielkiej unifikacji teorie, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-22].




Warto wiedzieć że... beta

Teoria oddziaływań elektrosłabych (Teoria Małej Unifikacji) – kwantowa teoria pola opisująca oddziaływania słabe oraz elektromagnetyczne. Zawiera ona w sobie wcześniejszą teorię oddziaływań słabych i elektrodynamikę kwantową.
Algebra – jeden z najstarszych działów matematyki, powstały już w starożytności. Zajmuje się on algebrami ogólnymi i relacjami. Algebra elementarna zajmuje się takimi działaniami jak dodawanie i mnożenie; wprowadza pojęcie zmiennej i wielomianu razem z jego rozkładem na czynniki (faktoryzacją) i znajdowaniem ich pierwiastków, choć algebra jest działem bardziej ogólnym (patrz podział algebry).
Chromodynamika kwantowa (ang. QCD – quantum chromodynamics) – teoria oddziaływań silnych czyli kwantowa teoria pola opisująca oddziaływanie silne, najsilniejsze z oddziaływań podstawowych. Chromodynamika to nieabelowa (nieprzemienna) teoria z cechowaniem. Grupą cechowania jest grupa SU(3). Jest częścią Modelu Standardowego. Trwają próby połączenia grupy SU(3) z grupą SU(2) x U(1) teorii oddziaływań elektrosłabych. Nazywa się to teoriami wielkiej unifikacji.
Fizyka poza modelem standardowym - aspekty fizyki teoretycznej, próbujące wyjaśnić niedoskonałości modelu standardowego, takie jak: pochodzenie masy, naruszenie parzystości ładunku, oscylacje neutrin, asymetrię materii i antymaterii oraz naturę ciemnej materii i ciemnej energii. Dodatkową trudność sprawia aparat matematyczny samego modelu standardowego, który jest niespójny z ogólną teorią względności w punktach, w których jedna lub obie teorie załamują się przy określonych warunkach (np. w osobliwościach czasoprzestrzeni takich jak Wielki Wybuch czy horyzont zdarzeń czarnej dziury).
Oddziaływanie słabe jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Przenoszone jest za pomocą jednej z trzech masywnych cząstek: bozonów naładowanych (W i W) oraz bozonu neutralnego (Z). Jest odpowiedzialne za rozpad beta i związaną z nim radioaktywność oraz za rozpad np. mionu i cząstek dziwnych. Siła oddziaływania słabego jest 10 razy mniejsza niż siła oddziaływania silnego. Jest zbyt słabe, by połączyć leptony w większe cząstki, tak jak oddziaływania silne łączą w hadronach kwarki.
Oddziaływanie silne jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Spośród cząstek elementarnych Modelu Standardowego silnie oddziałują tylko kwarki, antykwarki i gluony. Oddziaływanie to wiąże kwarki w obrębie hadronów (a więc i np. w obrębie protonu i neutronu).
Kontrola autorytatywna – w terminologii bibliotekoznawczej określenie procedur zapewniających utrzymanie w sposób konsekwentny haseł (nazw, ujednoliconych tytułów, tytułów serii i haseł przedmiotowych) w katalogach bibliotecznych przez zastosowanie wykazu autorytatywnego zwanego kartoteką wzorcową.

Reklama