Теория струн, претендующая на объединение Стандартной модели и общей теории относительности, сталкивается с критикой из-за отсутствия экспериментальных доказательств. Стандартная модель описывает электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия, но не включает гравитацию, которую объясняет общая теория относительности, несовместимая с квантовой механикой. Физики Джонатан Хекман и Ребекка Хикс из Пенсильванского университета предложили проверить теорию струн, ищя 5-плет майорановских фермионов — семейство из пяти связанных частиц, которое теория струн не может описать. Обнаружение такой частицы на Большом адронном коллайдере (БАК) поставило бы теорию под угрозу.
В теории струн частицы представлены как вибрирующие струны в 10 или 11 измерениях, свернутых до субатомных масштабов. При низких энергиях они ведут себя как обычные частицы, но 5-плеты, отсутствующие в Стандартной модели и всех вариантах теории струн, не возникают в расчетах. Если БАК обнаружит 5-плет, это опровергнет теорию струн, показав ее неспособность описывать реальность. Дополнительно, нейтральный компонент 5-плета с массой около 10 ТэВ может быть кандидатом на темную материю, что усиливает значение поиска.
Поиск 5-плетов осложнен их высокой массой (свыше 1 ТэВ) и неуловимой сигнатурой: заряженные частицы распадаются на пион и нейтральную частицу, не оставляющую следов в детекторах ATLAS и CMS. Пока исключены 5-плеты с массами до 650–700 ГэВ, но более тяжелые варианты остаются возможными. Будущие эксперименты на БАК с повышенной энергией могут либо подтвердить отсутствие 5-плетов, укрепив теорию струн, либо выявить их, указав на необходимость новых физических моделей.
Эта гипотеза подчеркивает важность экспериментальной проверки фундаментальных теорий. Недавние исследования, такие как работы в области квантовой гравитации, предполагают, что альтернативные модели, например, петлевая квантовая гравитация, также могут объяснить объединение взаимодействий, если теория струн не пройдет проверку. Обнаружение 5-плета стало бы прорывом, потенциально раскрыв природу темной материи и переопределив наше понимание Вселенной.
#космос #наука #познавательное #технологии
