GUT-teorier

GUT (Grand Unification Theories): Det finns flera teorier som bygger på en grundteori som har utarbetats av Sheldon Glashow och Howard Georgi och vidareutvecklats av Steven Weinberg och Abdus Salam. Den förenar den starka-, svaga- och elektromagnetiska kraften till en GUT-kraft vid 1014 GeV; det är endast gravitationen som inte är inkluderad i teorin. Kopplingskonstanten för den starka nukleära kraften blir mindre och finstrukturkonstanten för elektromagnetisk samverkan förväntas öka när energin ökar. Den nya symmetrin som formas av de tre förenade krafterna gives av en speciell enhetlig grupp SU(5) av dimension 24. Någon skillnad kan inte ses mellan kvarkar och leptoner vid denna energi och förutom de 12 vanliga kvantorna (8 gluoner, *, W+, W- och Z0) finns tolv nya kvanta som tillåter brott mot baryon- och leptonnummerregeln och förklarar förhållandet mellan baryonantalet och fotonantalet . Teorin förutsäger att protonen sönderfaller enligt med halveringstiden T*1029±2 år och förklarar varför elektronen har samma massa som protonen men med motsatt tecken samt att magnetiska monopoler kan ha existerat vid 1016 GeV. Teorins största bidrag till den rena kosmologin är dock inflationfasen. Inflationen skedde 10-35 s efter Big Bang vid energin 1014 GeV då temperaturen var 1027 K. SU(5)-symmetrin bröts och universums storlek förstorades 1030 gånger på 10-32 s. GUT-kraften bildades vid Planck-Wheeler-tiden, d v s 10-43 s efter Big Bang då gravitationen frånskiljdes. Vid T=10-35 s skildes den starka kärnkraften ifrån de övriga. Då hade temperaturen sjunkit till 1027 K. Till sist skildes den svaga kärnkraften ifrån den elektromagnetiska kraften. Inflationen förklarar mikrovågsbakgrundens smått ohomogena temperatur och det flata univerum som observeras. Problemen med GUT-teorin på väg mot en enhetlig teori för universum är:

  1. Det finns inga bevis för den enklaste SU(5)-modellen.
  2. Gravitationen är inte inkluderad i teorin.
  3. Antalet av okända parametrar visar sig vara otillfredsställande stort p g a komplexiteten hos symmetribrytarmekanismen.
  4. Det är svårt att förstå varför det finns två stort åtskillda energibarriärer vid 100 GeV och 1014 GeV.

Partikelacceleratorer

I partikelacceleratorer kan man delvis återskapa förhållanden som rådde ganska tidigt i Universum. Ju större acceleratorringen är desto större energier kan accelererade partiklar uppnå. För att återkonstruera de energier som rådde i de första ögonblicken av Universums existens krävs dock en acceleratorring med en radie som är lika stor som Universums.

Tillbaka till Kosmologikas hemsida