Grand Unified Theory (GUT፣ GUT ወይም GUT - ሦስቱም አህጽሮተ ቃላት በአንቀጹ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ) በክፍልፋይ ፊዚክስ ውስጥ ሞዴል ሲሆን በከፍተኛ ኃይል ኤሌክትሮማግኔቲክን የሚወስኑ የመደበኛ ሞዴል ሶስት የመለኪያ ግንኙነቶች። ደካማ እና ጠንካራ መስተጋብር ወይም ኃይሎች ወደ አንድ ነጠላ ኃይል ይጣመራሉ. ይህ ጥምር መስተጋብር በአንድ ሲምሜትሪ የሚበልጥ መለኪያ፣ እና ስለዚህ በርካታ ተሸካሚ ሀይሎች፣ ግን አንድ ቋሚ ትስስር ተለይቶ ይታወቃል። በተፈጥሮ ውስጥ ታላቅ ውህደት ከተፈጠረ ፣በመጀመሪያው ዩኒቨርስ ውስጥ መሰረታዊ ሀይሎች ገና ያልተለያዩበት ታላቅ የአንድነት ዘመን ሊኖር ይችላል።
Grand Unified Theory ባጭሩ
አንድ ቀላል ቡድንን እንደ መለኪያ ሲምሜትሪ በመጠቀም ሁሉንም ግንኙነቶች የማያዋህዱ ሞዴሎች ቀላል ያልሆኑ ቡድኖችን በመጠቀም ተመሳሳይ ባህሪያትን ሊያሳዩ ይችላሉ እና አንዳንዴም ታላቅ ውህደት ቲዎሪዎች ይባላሉ።
የስበት ኃይልን ከሌሎቹ ሶስት ሀይሎች ጋር ማጣመር ከ GUT ይልቅ የሁሉም ነገር (OO) ንድፈ ሃሳብ ያቀርባል። ሆኖም፣ GUT ብዙውን ጊዜ ወደ OO እንደ መካከለኛ ደረጃ ይታያል። እነዚህ ሁሉ ለታላላቅ ውህደት እና ውህደት ጽንሰ-ሀሳቦች ሁሉም የባህሪ ሀሳቦች ናቸው።
በ GUT ሞዴሎች የተተነበዩት አዲሶቹ ቅንጣቶች በጂአይቲ ሚዛኑ ዙሪያ ብዙኃን ይጠበቃሉ - ከፕላንክ ስኬል በታች የሆኑ ጥቂት ትዕዛዞች - እና ስለዚህ ለማንኛውም የታቀዱ የቅንጣት ግጭት ሙከራዎች ሊደርሱ አይችሉም። ስለዚህ፣ በ GUT ሞዴሎች የሚገመቱ ቅንጣቶች በቀጥታ ሊታዩ አይችሉም፣ እና በምትኩ፣ ታላቅ ውህደት ተፅእኖዎች በተዘዋዋሪ እንደ ፕሮቶን መበስበስ፣ ኤሌሜንታሪ ቅንጣቢ ኤሌክትሪክ ዳይፖል አፍታዎች ወይም የኒውትሪኖ ንብረቶች ባሉ ቀጥተኛ ምልከታዎች ሊገኙ ይችላሉ። እንደ ፓቲ ሳላም ሞዴል ያሉ አንዳንድ ጂአይቲዎች የማግኔቲክ ሞኖፖል መኖሩን ይተነብያሉ።
የአምሳያዎች ባህሪያት
GUT ሞዴሎች፣ ፍፁም እውነታዊ ለመሆን ዓላማ ያላቸው፣ ከመደበኛው ሞዴል ጋር ሲወዳደሩ እንኳን በጣም ውስብስብ ናቸው፣ ምክንያቱም ተጨማሪ መስኮችን እና መስተጋብርን ወይም ተጨማሪ የቦታ ልኬቶችን ማስተዋወቅ አለባቸው። የዚህ ውስብስብነት ዋናው ምክንያት የተመለከቱትን የፌርሚሽን ስብስቦችን እንደገና ለማራባት አስቸጋሪነት እና የድብልቅ ማዕዘኖች, ይህም ከባህላዊ የ GUT ሞዴሎች ውጭ አንዳንድ ተጨማሪ የቤተሰብ ምልክቶች በመኖራቸው ምክንያት ሊሆን ይችላል. በዚህ ችግር እና የሚታይ ትልቅ ውህደት ውጤት ባለመኖሩ አሁንም በአጠቃላይ ተቀባይነት ያለው የ GUT ሞዴል የለም።
በታሪክ መጀመሪያበሊ ቀላል SU ቡድን ላይ የተመሰረተ እውነተኛ GUT በሃዋርድ ጆርጅ እና በሼልደን ግላሾ በ1974 ቀርቦ ነበር። ከጆርጂ-ግላሾው ሞዴል በፊት የነበረው ከፊል ቀላል በሆነው Lie algebra Pati-Salam ሞዴል በአብዱሰላም እና በጆግሽ ፓቲ የቀረበ ሲሆን በመጀመሪያ የመለኪያ መስተጋብርን ሀሳብ ያቀረቡት።
የስም ታሪክ
ጉቲ (GUT) ምህጻረ ቃል ለመጀመሪያ ጊዜ በ1978 በ CERN ተመራማሪዎች ጆን ኤሊስ፣ አንድሬጅ ቡራስ፣ ሜሪ ሲ. ጋይርድ እና ዲሚትሪ ናኖፖሎስ የተፈጠረ ቢሆንም በመጨረሻው የጽሁፋቸው እትም GUM (ትልቅ ውህደት) መረጡ። ናኖፖሎስ በዚያው አመት በኋላ በአንድ መጣጥፍ ውስጥ ምህፃረ ቃልን የተጠቀመ የመጀመሪያው ነው። ባጭሩ ወደ ግራንድ ዩኒየፍድ ቲዎሪ በሚወስደው መንገድ ላይ ብዙ ስራዎች ተሰርተዋል።
የጽንሰ-ሀሳቦች የጋራ
ሱ አህጽሮተ ቃል ታላቅ ውህደት ንድፈ ሃሳቦችን ለማመልከት ጥቅም ላይ ይውላል፣ እሱም በዚህ ጽሁፍ ውስጥ በተደጋጋሚ የሚጠቀሰው። የኤሌክትሮኖች እና የፕሮቶን ኤሌክትሪክ ክፍያዎች በከፍተኛ ትክክለኛነት እርስ በእርሳቸው የሚሰረዙ የሚመስሉ መሆናቸው እኛ እንደምናውቀው ለማክሮስኮፒክ ዓለም አስፈላጊ ነው ፣ ግን ይህ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ጠቃሚ ባህሪ በቅንጦት ፊዚክስ መደበኛ ሞዴል ውስጥ አልተገለፀም። በመደበኛ ሞዴል ውስጥ ያለው ጠንካራ እና ደካማ መስተጋብር መግለጫው በቀላል SU(3) እና SU(2) ሲምሜትሪ ቡድኖች የሚመራ የመለኪያ ሲሜትሪዎችን መሰረት ያደረገ ሲሆን ይህም ልዩ ክፍያዎችን ብቻ በሚፈቅደው መልኩ ሲሆን ቀሪው አካል ደካማ ሃይፐርቻርጅ መስተጋብር ይገለጻል። አቤሊያን ዩ (1) ፣ እሱም በመርህ ደረጃ የሚፈቅደውየዘፈቀደ የክፍያዎች ስርጭት።
የታየው የክፍያ መጠን፣ ማለትም ሁሉም የሚታወቁ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች የአንደኛ ደረጃ ⅓ ትክክለኛ ብዜቶች የሚመስሉ የኤሌክትሪክ ክፍያዎችን መሸከማቸው፣ ከፍተኛ ክፍያ መስተጋብር እና ምናልባትም ጠንካራ እና ደካማ መስተጋብር ሊገነባ ይችላል ወደሚል ሀሳብ አመራ። መደበኛውን ሞዴል በያዘ አንድ ትልቅ ቀላል የሲሜትሪ ቡድን ወደተገለጸው አንድ ትልቅ የተዋሃደ መስተጋብር። ይህ የሁሉም የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች የቁጥር ተፈጥሮ እና ዋጋዎች በራስ-ሰር ይተነብያል። ምክንያቱም የምንመለከታቸው መሰረታዊ መስተጋብሮች አንጻራዊ ጥንካሬዎችን ለመተንበይ ስለሚያስችል በተለይም ደካማው የመደባለቂያው አንግል ግራንድ ዩኒቲፊኬሽን ራሱን የቻለ የግብአት ብዛት ይቀንሳል ነገር ግን ምልከታ ብቻ ነው። ታላቁ የተዋሃደ ንድፈ ሐሳብ ዓለም አቀፋዊ ቢመስልም፣ በእሱ ላይ ያሉ መጻሕፍት በጣም ተወዳጅ አይደሉም።
የጆርጂ-ግላስጎው ቲዎሪ (SU (5))
ታላቁ ውህደት በ19ኛው ክፍለ ዘመን በማክስዌል የኤሌክትሮማግኔቲዝም ፅንሰ-ሀሳብ የኤሌትሪክ እና መግነጢሳዊ ሀይሎችን ውህደት ያስታውሳል፣ነገር ግን አካላዊ ትርጉሙ እና ሒሳባዊ አወቃቀሩ በጥራት የተለያየ ነው።
ነገር ግን፣ ለተራዘመው ግራንድ የተዋሃደ ሲሜትሪ በጣም ቀላሉ ምርጫ ትክክለኛ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን መፍጠር እንደሆነ ግልጽ አይደለም። ሁሉም በአሁኑ ጊዜ የታወቁት የቁስ ቅንጣቶች ከሦስቱ ትንሹ SU(5) የቡድን ውክልና ንድፈ ሃሳቦች ጋር በጥሩ ሁኔታ የሚጣጣሙ እና ወዲያውኑ ትክክለኛ ታዛቢ ክሶችን መሸከማቸው የመጀመሪያው እና አንዱ ነው።ሰዎች ታላቁ የተዋሃደ ንድፈ ሃሳብ በተፈጥሮ ውስጥ እውን ሊሆን እንደሚችል የሚያምኑበት በጣም አስፈላጊዎቹ ምክንያቶች።
ሁለቱ ትናንሽ የማይቀነሱ የሱ(5) ውክልናዎች 5 እና 10 ናቸው። በመደበኛ መግለጫው ላይ 5 የቀኝ እጅ ታች አይነት ባለ ሶስት ቀለም እና የግራ ግራ-ግራኝ አይሶስፒን ድብልት ፣ እና 10 ናቸው። የላይ-አይነት ኳርክ ስድስት አካላትን ይይዛል፣ ባለ ሶስት እጥፍ የግራ-እጅ ታች-አይነት quark እና የቀኝ-እጅ ኤሌክትሮን ቀለም። ይህ እቅድ ለሦስቱ የታወቁ የቁስ ትውልዶች መባዛት አለበት። ንድፈ ሀሳቡ ከዚህ ይዘት ጋር ያልተለመዱ ነገሮችን አለመያዙ ትኩረት የሚስብ ነው።
ግምታዊ የቀኝ እጅ ኒውትሪኖዎች SU(5) ነጠላ ናቸው፣ይህም ማለት መጠኑ በማንኛውም ሲሜትሪ አይከለከልም ማለት ነው። ሲሜትሜትሪ በድንገት መስበር አያስፈልገውም፣ ይህም ለምን መጠኑ ትልቅ እንደሚሆን ያብራራል።
እዚህ የቁስ ውህደት የበለጠ የተሟላ ነው ምክንያቱም የማይቀነስ የአከርካሪ ውክልና 16 ሁለቱንም 5 እና 10 SU(5) እና የቀኝ እጅ ኒውትሪኖዎችን ስለሚይዝ የአንድ ትውልድ ትውልድ ቅንጣቶች አጠቃላይ ይዘት የተራዘመ መደበኛ ሞዴል ከኒውትሪኖ ስብስቦች ጋር. ይህ አስቀድሞ የታወቁ የቁስ ቅንጣቶችን ብቻ ባካተተ እቅድ የቁስ ውህደትን ያገኘ ትልቁ ቀላል ቡድን ነው (ከሂግስ ዘርፍ በስተቀር)።
የተለያዩ የስታንዳርድ ሞዴል ፌርሞች ወደ ትላልቅ ውክልናዎች ስለሚከፋፈሉ GUTs በተለይ በኤሌክትሮን እና በመሳሰሉት በፍሬም ስብስቦች መካከል ያለውን ግንኙነት ይተነብያሉ።ታች ኳርክ፣ ሙኦን እና እንግዳ ኳርክ፤ እና ታዉ ሌፕቶን እና ታች ኳርክ ለ SU(5)። ከእነዚህ የጅምላ ሬሾዎች መካከል አንዳንዶቹ ግምታዊ ናቸው፣ ግን አብዛኛዎቹ አያደርጉም።
SO(10) ቲዎሪ
የ SO(10) ቦሶኒክ ማትሪክስ የሚገኘው 15×15 ማትሪክስ የ10 + 5 SU(5) ውክልና በመውሰድ እና ለቀኝ ኒውትሪኖ ተጨማሪ ረድፍ እና አምድ በመጨመር ነው። ቦሶኖቹን በእያንዳንዱ 20 የተከሰሱ ቦሶን (2 ቀኝ ደብሊው ቦሶን ፣ 6 ግዙፍ ቻርጅ ግሉኖች እና 12 X/Y አይነት ቦሶን) አጋር በመጨመር እና ተጨማሪ ከባድ ገለልተኛ Z ቦሰን በመጨመር 5 ገለልተኛ ቦሶን ማግኘት ይችላሉ። የቦሶኒክ ማትሪክስ በእያንዳንዱ ረድፍ እና አምድ ቦሶን ወይም አዲሱ አጋር ይኖረዋል። እነዚህ ጥንዶች ተዋህደው የሚታወቁትን 16D Dirac spin matrices SO(10) ይፈጥራሉ።
መደበኛ ሞዴል
የስታንዳርድ ሞዴል ተንቀሳቃሽ ያልሆኑ ማራዘሚያዎች በተፈጥሮ በከፍተኛ SU(N) GUTs ውስጥ የሚታዩ የተከፋፈሉ ብዜት ቅንጣቶች የቬክተር ስፔክትራ የበረሃ ፊዚክስን በእጅጉ ይለውጣሉ እና ወደ ተጨባጭ (የረድፍ ሚዛን) ለወትሮው ሶስት ኳርክ-ሌፕቶን ትልቅ ውህደት ይመራሉ ቤተሰቦች ሱፐርሲምሜትሪ ሳይጠቀሙ እንኳን (ከዚህ በታች ይመልከቱ)። በሌላ በኩል፣ በሱፐርሲምሜትሪክ SU(8) GUT ውስጥ አዲስ የጎደለ የVEV ዘዴ በመፈጠሩ፣ የመለኪያ ተዋረድ ችግር (ድርብ-ትሪፕሌት ክፍፍል) እና የጣዕም ውህደት ችግር በአንድ ጊዜ መፍትሄ ማግኘት ይቻላል።
ሌሎች ንድፈ ሐሳቦች እና የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች
GUT ከአራት ቤተሰቦች/ትውልዶች ጋር፣ SU(8)፡ ከ3 ይልቅ 4 ትውልዶች ፌርሚኖችን በማሰብ በድምሩ 64 የቅንጣት ዓይነቶች ያመነጫሉ። በ 64=8 + 56 SU (8) ተወካዮች ውስጥ ሊቀመጡ ይችላሉ. ይህ SU(5) × SU(3) F × U(1) ማለትም SU(5) ቲዎሪ ሲሆን ከአንዳንድ ከባድ ቦሶኖች ጋር የትውልድ ቁጥርን ይጎዳል።
GUT ከአራት ቤተሰቦች/ትውልድ ጋር፣ኦ(16)፡ እንደገና፣ 4 ትውልዶች fermions፣ 128 ቅንጣቶች እና ፀረ-ፓርቲከሎች በመገመት ወደ አንድ ኦ(16) ስፒነር ውክልና ሊገቡ ይችላሉ። እነዚህ ሁሉ ነገሮች የተገኙት ወደ ታላቁ የተዋሃደ ቲዎሪ በሚወስደው መንገድ ላይ ነው።
