Naukowcy z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka (Niemcy) i Uniwersytetu Warszawskiego (Polska) rozszerzyli model standardowy fizyki cząstek elementarnych o grawitację. Nowa konstrukcja teoretyczna, która może okazać się ostateczną teorią wszystkiego, przewiduje istnienie cząstek o niezwykłych właściwościach. Zostało to ogłoszone w komunikacie prasowym na Phys.org.
Właściwości znanych cząstek elementarnych opisuje Model Standardowy, który jest potwierdzony eksperymentalnie, ale nie jest w stanie wyjaśnić szeregu zjawisk fizycznych (np. Pochodzenia masy, oscylacji neutrin i pochodzenia ciemnej masy). Ponadto Model Standardowy opisuje oddziaływania elektromagnetyczne, słabe i silne, ale nie obejmuje grawitacji. Innymi słowy, jest to niezgodne z ogólną teorią względności, gdy rozważa się takie zjawiska, jak Wielki Wybuch czy istnienie horyzontu zdarzeń czarnej dziury.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zaproponowali różne hipotetyczne zasady związane z tak zwaną Nową Fizyką. Według jednego z nich - supersymetrii - każdej znanej cząstce elementarnej odpowiada superpartner o większej masie. Zatem hipotetyczne fermiony odpowiadają znanym bozonom, a bozony znanym fermionom. Kiedy łączą się zasady ogólnej teorii względności i supersymetrii, niektóre sprzeczności, które pojawiają się podczas próby włączenia grawitacji do mechaniki kwantowej, znikają. Ta teoria fizyczna nazywa się supergrawitacją. Według niektórych naukowców supergrawitacja jest teorią wszystkiego, która opisuje wszystkie znane podstawowe interakcje.
Jednak przy próbie połączenia supergrawitacji z Modelem Standardowym pojawił się problem. Przewidywane wartości ładunku cząstek elementarnych przesunęły się o 1/6 w stosunku do obserwowanych wartości (teoria przewidywała, że elektron powinien mieć ładunek nie -1, ale - 5/6). Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zmodyfikowali grupę symetrii U (1), dzięki czemu oddziaływanie elektromagnetyczne można wpisać w supersymetrię. Umożliwiło to uzyskanie znanej z Modelu Standardowego symetrii elektromagnetycznego U (1) i silnego oddziaływania SU (3). Ale ta modyfikacja nie uwzględnia symetrii SU (2) dla słabej interakcji.
W nowej pracy naukowcy wykazali, że słabe oddziaływanie można zapisać w teorii poprzez nieskończoną grupę symetrii E10. Naukowcy stwierdzili, że za pomocą tego narzędzia matematycznego zamiast symetrii SU (2) można dokładnie przewidzieć liczbę fermionów w modelu standardowym i ładunki elektryczne cząstek. Wyjaśnia, dlaczego poszukiwania cząstek Nowej Fizyki w Wielkim Zderzaczu Hadronów nie zakończyły się sukcesem. Ponadto przewiduje istnienie cząstek o zupełnie nowych właściwościach, z których część można wykryć za pomocą nowoczesnego sprzętu.