Единой теории поля ждать еще долго?

Группа физиков выдвинула предположение, что проверить, насколько справедливой является одна из наиболее популярных научных гипотез, принципиально невозможно.

Своеобразная чаша Грааля современной физики может оказаться миражом. Надежда, что увеличение мощности создаваемых ускорителей позволит нам приблизиться к построению так называемой Единой теории, по мнению некоторых ученых, безосновательна. Еще в 70−е годы прошлого века в ходе экспериментов по столкновению частиц на большом электрон-позитронном коллайдере CERN было обнаружено, что различные виды взаимодействия проявляют тенденцию к сближению своих фундаментальных констант. 

Предположив, что в данном случае можно провести экстраполяцию выявленной тенденции, физики заключили, что при очень высоких уровнях энергии, характерных для самых ранних стадий развития Вселенной (порядка 1016 ГэВ), все виды взаимодействий могут слиться в единое «изначальное» взаимодействие. Это предположение активизировало попытки создания Единой теории поля, которая связала бы между собой все известные виды взаимодействия.

Интенсивность различных взаимодействий при энергиях порядка нескольких МэВ характеризуется следующими константами: константа сильного взаимодействия αs ~ 1, константа электромагнитного взаимодействия αe ~ 10−2, константа слабого взаимодействия αw ~ 10−6, константа гравитационного взаимодействия αG ~ 10−38.

Однако Ксавье Кальме из Католического университета Лувьяна (Бельгия) готовится вместе с коллегами опубликовать работу, суть которой сводится к тому, что параметры системы, в которой предполагаемое объединение могло бы произойти, на самом деле слишком близки к так называемым планковским величинам и, соответственно, квантовые колебания пространственно-временного континуума при этом будут слишком велики.

В этом случае, подобные флуктуации могут внести огромную неопределенность в значения исследуемых сил.

Если эта гипотеза подтвердится, то, в принципе, не имеет значения, насколько будет увеличена мощность ускорителей – как уже существующих, так и проектируемых. Они все равно не позволят достоверно определить, как ведут себя изучаемые константы.

Команда Кальме исследовала, как предположение о так называемой суперсимметрии влияет на изменение планковской шкалы.

Если предположить, что у частиц есть «суперпартнеры», как это предсказывает теория, планковская шкала претерпевает изменение, что в итоге влечет за собой принципиальную невозможность проверить в ходе экспериментов справедливость предположений о «великом объединении».

Впрочем, по мнению Франка Вилчека из MIT, хотя эта публикация и дает очень ценную информацию к размышлению, «паниковать» рано и отменять запуск ускорителей не стоит. По словам специалиста этого авторитетного американского университета, исследование параметров квантовых систем при столь высоких энергиях всегда построено на очень большом количестве допущений, далеко не все из которых могут оказаться правомочными. 

Единая теория поля – физическая теория, задачей которой является единое описание всех элементарных частиц (или хотя бы группы частиц), выведение свойств этих частиц, законов их движения, их взаимных превращений из неких универсальных законов, описывающих единую «первоматерию», различные состояния которой и соответствуют различным частицам. 

Александр Загнетко