Grand Unified Theory (GUT, GUT lossis GUT - tag nrho peb cov ntawv luv luv yuav siv nyob rau hauv tsab xov xwm) yog ib qho qauv hauv particle physics uas, ntawm lub zog siab, peb qhov kev sib cuam tshuam ntawm tus qauv qauv uas txiav txim siab electromagnetic, tsis muaj zog thiab muaj zog kev sib cuam tshuam los yog lub zog sib xyaw ua ke rau hauv ib lub zog. Qhov kev sib koom ua ke no yog tus cwj pwm los ntawm ib qho kev sib luag ntawm qhov ntsuas ntau dua, thiab yog li ntawd ob peb lub cev muaj zog, tab sis ib daim ntawv cog lus ruaj khov. Yog tias muaj kev sib koom ua ke loj heev tshwm sim hauv qhov xwm txheej, nws muaj peev xwm ua kom muaj kev sib koom ua ke loj heev hauv lub ntiaj teb thaum ntxov uas lub hauv paus tseem ceeb tseem tsis tau sib txawv.
Grand Unified Theory hauv luv luv
Cov qauv uas tsis sib koom ua ke txhua qhov kev sib cuam tshuam siv ib pab pawg yooj yim raws li ntsuas qhov sib luag, ua li ntawd siv cov pab pawg semisimple, tuaj yeem nthuav tawm cov khoom zoo sib xws thiab qee zaum kuj hu ua grand unification theories.
Kev sib txuas lub ntiajteb txawj nqus nrog peb lub zog yuav muab qhov kev xav ntawm txhua yam (OO) es tsis yog GUT. Txawm li cas los xij, GUT feem ntau pom tias yog theem nrab ntawm OO. Cov no yog txhua tus yam ntxwv lub tswv yim rau cov kev xav zoo ntawm kev sib koom ua ke thiab kev sib koom ua ke.
Cov khoom tshiab tau kwv yees los ntawm GUT qauv yuav tsum muaj ntau nyob ib puag ncig GUT nplai - tsuas yog ob peb qhov kev txiav txim ntawm qhov loj hauv qab Planck nplai - thiab yog li tsis ncav cuag rau ib qho kev sib tw particle collider. Yog li ntawd, cov khoom kwv yees los ntawm GUT qauv tsis tuaj yeem pom ncaj qha, thiab hloov pauv, kev sib koom ua ke loj tuaj yeem tshawb pom los ntawm kev soj ntsuam tsis ncaj xws li proton lwj, cov khoom siv hluav taws xob hluav taws xob dipole lub sijhawm, lossis cov khoom neutrino. Qee tus GUTs, xws li tus qauv Pati Salam, kwv yees lub neej ntawm cov hlau nplaum sib nqus.
yam ntxwv ntawm cov qauv
GUT qauv, uas yog lub hom phiaj kom muaj tseeb tiag, yog qhov nyuaj heev, txawm tias piv rau tus qauv qauv, vim tias lawv yuav tsum qhia txog kev sib txuas ntxiv thiab kev sib cuam tshuam, lossis txawm tias qhov ntev ntawm qhov chaw. Lub ntsiab yog vim li cas rau qhov nyuaj no yog nyob rau hauv qhov nyuaj ntawm reproducing pom fermion masses thiab sib tov cov ces kaum, uas tej zaum yuav yog vim muaj ib co ntxiv tsev neeg symmetries sab nraum cov tsoos GUT qauv. Vim yog qhov nyuaj no thiab tsis muaj ib qho kev soj ntsuam kev sib koom ua ke loj, tseem tsis tau txais GUT qauv.
Keeb kwm ua ntejqhov tseeb GUT raws li Lee cov pab pawg SU yooj yim tau thov los ntawm Howard George thiab Sheldon Glashow hauv xyoo 1974. Tus qauv Georgi-Glashow tau ua ntej los ntawm lub semisimple Lie algebra Pati-Salam qauv uas tau thov los ntawm Abdus Salam thiab Jogesh Pati, uas thawj zaug tau thov kev sib koom ua ke ntawm kev sib tham.
Npe keeb kwm
Cov ntawv luv luv GUT (GUT) tau tsim thawj zaug hauv xyoo 1978 los ntawm CERN cov kws tshawb fawb John Ellis, Andrzej Buras, Mary C. Gayard thiab Dmitry Nanopoulos, tab sis nyob rau hauv tsab ntawv kawg ntawm lawv tsab xov xwm lawv xaiv GUM (kev sib koom ua ke loj heev). Nanopoulos tom qab xyoo ntawd yog thawj zaug siv cov lus sau hauv ib tsab xov xwm. Hauv ntej, ntau txoj haujlwm tau ua tiav ntawm txoj hauv kev mus rau Grand Unified Theory.
kev sib koom ntawm lub tswv yim
Cov ntawv luv SU yog siv los hais txog kev sib koom ua ke loj, uas yuav raug xa mus rau ntau zaus thoob plaws hauv kab lus no. Qhov tseeb hais tias cov nqi hluav taws xob ntawm cov hluav taws xob thiab cov protons zoo li tshem tawm ib leeg nrog qhov tseeb yog qhov tseem ceeb rau lub ntiaj teb macroscopic raws li peb paub, tab sis cov cuab yeej tseem ceeb ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb tsis tau piav qhia hauv tus qauv qauv ntawm particle physics. Thaum cov lus piav qhia ntawm kev sib cuam tshuam zoo thiab tsis muaj zog hauv Standard Model yog raws li kev ntsuas symmetries tswj hwm los ntawm cov pab pawg SU(3) thiab SU(2) symmetry yooj yim uas tso cai rau cov nqi sib cais, cov khoom seem, cov kev sib cuam tshuam tsis muaj zog, tau piav qhia los ntawm lub Abelian U(1), uas nyob rau hauv txoj cai tso caiarbitrary faib ntawm nqi.
Qhov kev soj ntsuam tus nqi them nqi, uas yog qhov tseeb tias txhua qhov kev paub txog theem pib nqa cov nqi hluav taws xob uas zoo li muaj pes tsawg tus nqi ntawm ⅓ ntawm cov nqi qis, ua rau lub tswv yim tias kev sib cuam tshuam hypercharge thiab muaj peev xwm ua kom muaj zog thiab tsis muaj zog sib cuam tshuam tuaj yeem tsim. rau hauv ib qho kev sib koom ua ke loj uas tau piav qhia los ntawm ib pawg loj dua symmetry uas muaj cov qauv qauv. Qhov no yuav cia li kwv yees qhov quantized xwm thiab qhov tseem ceeb ntawm tag nrho cov nqi ntawm elementary hais. Vim tias nws kuj ua rau kev twv ua ntej ntawm cov txheeb ze muaj zog ntawm qhov kev sib cuam tshuam peb pom, tshwj xeeb tshaj yog qhov tsis muaj zog sib xyaw lub kaum ntse ntse, Grand Unification hom phiaj txo tus naj npawb ntawm cov khoom siv ywj pheej, tab sis kuj txwv rau kev soj ntsuam. Raws li universal raws li qhov kev xav zoo sib koom ua ke yuav zoo li, cov phau ntawv ntawm nws tsis nrov heev.
Georgie-Glasgow Theory (SU (5))
Kev sib koom ua ke loj yog nco txog kev sib koom ua ke ntawm hluav taws xob thiab sib nqus hauv Maxwell txoj kev xav ntawm electromagnetism nyob rau xyoo 19th, tab sis nws lub ntsiab lus ntawm lub cev thiab kev ua lej yog qhov sib txawv.
Txawm li cas los xij, nws tsis pom tseeb tias qhov kev xaiv yooj yim tshaj plaws rau kev sib koom ua ke loj tshaj plaws yog los tsim cov txheej txheem tsim nyog. Qhov tseeb tias txhua qhov tam sim no paub txog cov teeb meem haum zoo rau peb qhov tsawg tshaj plaws SU (5) pawg neeg sawv cev txoj kev xav thiab tam sim ntawd nqa cov nqi saib xyuas kom raug yog ib qho ntawm thawj thiabcov laj thawj tseem ceeb tshaj plaws yog vim li cas tib neeg ntseeg tias txoj kev xav zoo sib koom ua ke tuaj yeem ua tiav hauv qhov xwm txheej.
Qhov ob qhov tsawg tshaj plaws uas tsis tuaj yeem sawv cev ntawm SU (5) yog 5 thiab 10. Hauv cov qauv sau, 5 muaj cov nqi sib txuas ntawm sab xis-tes down-hom xim triplet thiab sab laug-sab laug isospin doublet, thaum 10 muaj rau lub Cheebtsam ntawm ib tug up-type quark, xim ib triplet ntawm ib sab laug-tes down-type quark thiab ib tug sab tes xis electron. Cov txheej txheem no yuav tsum tau muab rov ua dua rau txhua ntawm peb tiam neeg paub txog teeb meem. Nws yog noteworthy tias txoj kev xav tsis muaj anomalies nrog cov ntsiab lus no.
Hmoob sab tes xis neutrinos yog ib qho SU(5) singlet, txhais tau hais tias nws qhov loj tsis txwv los ntawm ib qho symmetry; Nws tsis tas yuav ua kom tawg symmetry, uas piav qhia vim li cas nws qhov hnyav yuav loj.
Ntawm no, kev sib koom ua ke ntawm qhov teeb meem tseem ua tiav, txij li qhov tsis tuaj yeem sawv cev spinor 16 muaj 5 thiab 10 ntawm SU(5) thiab sab tes xis neutrinos, thiab yog li tag nrho cov ntsiab lus ntawm ib tiam ntawm cov ncua qauv qauv nrog neutrino pawg. Qhov no yog cov pab pawg yooj yim tshaj plaws uas ua tiav qhov kev sib koom ua ke ntawm cov teeb meem hauv lub tswv yim uas suav nrog tsuas yog cov khoom uas twb paub lawm (tshwj tsis yog rau Higgs sector).
Vim tias ntau yam qauv qauv fermions tau muab faib ua cov sawv cev loj dua, GUTs tshwj xeeb kwv yees kev sib raug zoo ntawm fermion pawg, xws li ntawm ib qho hluav taws xob thiabdown quark, muon, thiab txawv txawv quark; thiab tau lepton thiab down quark rau SU(5). Qee qhov piv txwv no kwv yees, tab sis feem ntau tsis yog.
SO(10) theory
Lub bosonic matrix rau SO(10) yog pom los ntawm kev noj 15 × 15 matrix ntawm 10 + 5 sawv cev ntawm SU(5) thiab ntxiv ib kab ntxiv thiab kab rau txoj cai neutrino. Cov bosons tuaj yeem nrhiav tau los ntawm kev ntxiv ib tus khub rau txhua tus ntawm 20 tus nqi bosons (2 txoj cai W bosons, 6 loj them gluons thiab 12 X / Y hom bosons) thiab ntxiv ib qho hnyav nruab nrab Z boson los ua 5 nruab nrab bosons. Lub bosonic matrix yuav muaj boson lossis nws tus khub tshiab hauv txhua kab thiab kab. Cov khub no ua ke los tsim kom paub 16D Dirac spin matrices SO(10).
qauv qauv
Nonchiral txuas ntxiv ntawm Tus Qauv Qauv nrog vector spectra ntawm kev faib cov khoom sib faib uas ib txwm tshwm sim hauv siab dua SU(N) GUTs hloov pauv suab puam physics thiab ua rau muaj tseeb (kab-teev) kev sib koom ua ke loj rau peb li niaj zaus quark-lepton tsev neeg txawm tsis siv supersymmetry (saib hauv qab). Ntawm qhov tod tes, vim qhov tshwm sim ntawm qhov tshiab VEV uas ploj lawm mechanism tshwm sim nyob rau hauv lub supersymmetric SU(8) GUT, ib txhij kev daws teeb meem rau lub gauge hierarchy teeb meem (doublet-triplet splitting) thiab qhov tsw unification teeb meem yuav nrhiav tau.
Lwm txoj kev xav thiab cov ntsiab lus tseem ceeb
GUT nrog plaub tsev neeg / tiam, SU(8): piv txwv li 4 tiam ntawm fermions es tsis txhob 3 tsim tag nrho ntawm 64 particle. Lawv tuaj yeem muab tso rau hauv 64=8 + 56 SU(8) sawv cev. Qhov no tuaj yeem muab faib ua SU(5) × SU(3) F × U(1), uas yog SU(5) txoj kev xav, nrog rau qee qhov hnyav bosons uas cuam tshuam rau tiam neeg.
GUT nrog plaub tsev neeg / tiam, O(16): Ib zaug ntxiv, piv txwv li 4 tiam ntawm fermions, 128 cov khoom thiab cov tshuaj tiv thaiv tuaj yeem haum rau hauv ib qho O(16) tus sawv cev spinor. Tag nrho cov no tau pom nyob rau hauv txoj kev mus rau qhov kev sib koom ua ke loj heev.
