Výskum teoretických fyzikov: Mohla by hmota vzniknúť bez Higgsovho bozónu?
Geometria priestoru, z ktorej sa odvíjajú fyzikálne zákony, môže tiež obsahovať odpovede na niektoré z najhlbších otázok vo fundamentálnej fyzike. Samotná štruktúra časopriestoru by mohla byť základom každej interakcie v prírode. Článok publikovaný v časopise Nuclear Physics B autorským tímom vedeným Richardom Pinčákom z oddelenia teoretickej fyziky Ústavu experimentálnej fyziky SAV, v. v. i., skúma myšlienku, že všetky základné sily a vlastnosti častíc by mohli vyplynúť z geometrie skrytých extradimenzií.
Podľa štúdie môže vesmír obsahovať neviditeľné dimenzie poskladané do zložitých sedemrozmerných tvarov známych ako G₂-variety. Tradične sa tieto štruktúry študovali ako statické. Kolektív vedcov pod vedením R. Pinčáka ich však považuje za dynamické: vyvíjajúce sa v procese nazývanom G₂-Ricciho tok, kde sa vnútorná geometria mení s časom.
„Rovnako ako v organických systémoch, ako je napríklad skrútenie DNA alebo ľavotočivosť aminokyselín, aj tieto extradimenzionálne štruktúry môžu mať torziu, akýsi vnútorný skrútený tvar,“ vysvetľuje R. Pinčák. „Keď ich necháme vyvíjať sa v čase, zistíme, že sa dokážu usadiť do stabilných konfigurácií nazývaných solitóny. Tieto solitóny by mohli poskytnúť čisto geometrické vysvetlenie javov, ako je spontánne narušenie symetrie.“
V štandardnom modeli časticovej fyziky Higgsovo pole dáva hmotu bozónom W a Z. Autori však naznačujú, že hmota by mohla namiesto toho vzniknúť geometrickou torziou v extra dimenziách bez zavedenia ďalšieho Higgsovho poľa. „Podľa tejto predstavy hmota vzniká z odporu samotnej geometrie, nie z vonkajšieho poľa,“ vysvetľuje vedec.
Teória tiež spája torziu so zakrivením časopriestoru a ponúka možné vysvetlenie kladnej kozmologickej konštanty, ktorá poháňa kozmickú expanziu. Autori dokonca špekulujú o novej častici, „Torstone“, ktorá by mohla byť pozorovateľná v budúcich experimentoch.
Konečným cieľom je rozšíriť Einsteinovu víziu: ak je gravitácia geometria, možno sú geometriou aj všetky interakcie. „Príroda často uprednostňuje jednoduché riešenia. Možno hmotnosti bozónov W a Z nepochádzajú zo slávneho Higgsovho poľa, ale priamo z geometrie sedemrozmerného priestoru,“ dodáva Richard Pinčák.
Článok zverejnený v časopise Nuclear Physics B
Výskum bol podporený R3 projektom No.09I03-03-V04-00356.
Spracoval: Pavol Bobik, Ústav experimentálnej fyziky SAV, v. v. i.