Forskere fra Max Planck Institute for Gravitational Physics (Tyskland) og University of Warsaw (Polen) har udvidet standardmodellen for partikelfysik til at omfatte tyngdekraften. Den nye teoretiske konstruktion, der kan vise sig at være den endelige teori om alt, forudsiger eksistensen af partikler med usædvanlige egenskaber. Dette blev meddelt i en pressemeddelelse på Phys.org.
Egenskaberne for kendte elementære partikler er beskrevet af standardmodellen, som bekræftes eksperimentelt, men kan ikke forklare et antal fysiske fænomener (for eksempel massens oprindelse, neutrino-svingninger og oprindelsen af mørk masse). Derudover beskriver standardmodellen elektromagnetiske, svage og stærke interaktioner, men inkluderer ikke tyngdekraften. Med andre ord er det uforeneligt med generel relativitet, når man overvejer fænomener som Big Bang eller eksistensen af et sort hul begivenhedshorisont.
For at løse dette problem har forskere foreslået forskellige hypotetiske principper relateret til den såkaldte nye fysik. Ifølge en af dem - supersymmetri - svarer hver kendt elementærpartikel til en superpartner med en tungere masse. Således svarer hypotetiske fermioner til kendte bosoner og bosoner til kendte fermioner. Når principperne om generel relativitet og supersymmetri kombineres, forsvinder nogle af de modsætninger, der opstår, når man prøver at inkorporere tyngdekraften i kvantemekanikken. Denne fysiske teori kaldes supergravitation. Ifølge nogle forskere er supergravitation teorien om alt, der beskriver alle kendte grundlæggende interaktioner.
Men når man forsøgte at kombinere overvægt med Standardmodellen, opstod der et problem. De forudsagte værdier for ladningen af elementære partikler skiftede med 1/6 sammenlignet med de observerede værdier (teorien forudsagde, at elektronen skulle have en ladning ikke -1, men - 5/6). For at løse dette problem har forskere ændret U (1) symmetri-gruppen, takket være hvilken den elektromagnetiske interaktion kan indskrives i supersymmetri. Dette gjorde det muligt at opnå symmetrier for den elektromagnetiske U (1) og den stærke interaktion SU (3), kendt fra standardmodellen. Men denne ændring tog ikke højde for SU (2) symmetrien for den svage interaktion.
I et nyt arbejde har forskere vist, at den svage interaktion kan skrives ind i teorien gennem den uendelige symmeturgruppe E10. Brug af dette matematiske værktøj i stedet for SU (2) symmetri forudsiger nøjagtigt antallet af fermioner i standardmodellen og de elektriske ladninger af partikler, sagde forskerne. Hun forklarer, hvorfor søgningen efter nye fysikpartikler ved Large Hadron Collider ikke har været en succes. Derudover forudsiger det eksistensen af partikler med helt nye egenskaber, hvoraf nogle kan detekteres ved hjælp af moderne udstyr.