Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Could Proton Decay Spell Disaster?

Может ли распад протона принести несчастья?

Если одна из старейших попыток объединения сил (названная теориями Великого объединения, или ТВО) будет успешно доказана, то это будет иметь серьёзные последствия для теории струн.

Одной из самых элегантных ТВО была модель Джорджи-Глэшоу 1974 года, предложенная Говардом Джорджи и Шелдоном Глэшоу.

В этой теории имеется один изъян: она предполагает, что протоны распадаются, а за последние 25 лет ни один эксперимент не показал, что это происходит.

Но даже если распад протона будет обнаружен, последователи теории струн смогут спасти свою теорию.

Модель Джорджи-Глэшоу позволяет кваркам трансформироваться в электроны и нейтрино.

Так как протоны составлены из особых структур кварков, если бы кварк внутри протона внезапно превратился в электрон, сам протон прекратил бы своё существование в качестве протона.

Ядро стало бы испускать новую форму излучения, как если бы протон распался.

Эта трансформация кварка (и как результат распад протон) существует из-за того, что модель Джорджи-Глэшоу использует группу симметрии SU(5).

В этой модели кварки, электроны и нейтрино - частицы одного и того же фундаментального вида частиц, проявляющиеся в различных формах.

Природа этой симметрии такова, что частицы могут, в теории, трансформироваться из одного типа в другой.

Конечно, такие распады не могут происходить слишком часто, так как для нас необходимо, чтобы протоны оставались на своих местах, если мы хотим наблюдать вселенную такой, какой мы её сейчас знаем.

Вычисления показали, что протоны распадаются с очень маленькой скоростью: меньше чем один протон каждые 10^33 лет.

Это крайне низкий темп распада, однако с этим можно справиться при наличии большого числа частиц.

Учёные соорудили огромные резервуары с водой высшей степени очистки и оградили их от космических лучей, которые могли бы столкнуться с протонами (и дать показания о ложных распадах).

После чего они стали ожидать распада какого-либо протона.

После 25 лет доказательства распада протона всё ещё не были получены, хотя эти эксперименты были построены таким образом, что в год могло бы происходить несколько распадов протонов.

Результаты, полученные из Супер-Камиоканде, нейтринного детектора в Японии, показывают, что в среднем распад протона будет занимать по крайней мере 10^35 лет.

Чтобы объяснить отсутствие результатов, модель Джорджи-Глэшоу была модифицирована, включая теперь более долгий период распада, но большая часть физиков не надеется, что сможет увидеть распад протона в ближайшем времени (если вообще сможет).

Если учёные в конце концов обнаружат распад протона, это будет значить, что необходимо взглянуть заново на модель Джорджи-Глэшоу.

Теория струн приобрела успех в частности из-за провалов всех предыдущих моделей, так что если предсказания сбудутся, это может указывать на плохие перспективы для теории струн.

Однако ландшафт теории струн остаётся как никогда устойчивым, и некоторые предположения теории струн допускают версии, включающие в себя распад протона.

Временные рамки распада указываются в пределах 10^35 лет - в точности нижний предел, утверждённый нейтринной обсерваторией Супер-Камиоканде.

Возрождение ТВО не опровергло бы теорию струн, даже несмотря на то, что провал ТВО отчасти является причиной, по которой теория струн была первоначально принята.

Сейчас теории струн могут включать в себя ТВО на низкоэнергетических диапазонах.

Но теория струн не может рассказать нам, следует ли нам ожидать того, что ТВО существует или протоны распадаются.

Может, да, а может, и нет, и теория струн в любом случае сможет иметь с этим дело.

Это только один из многих случаев, в котором теория струн показывает полную амбивалентность к экспериментальным доказательствам, что, как говорят некоторые критики, делает её "нефальсифицируемой" (что подробнее обсуждается в главе 17).

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145415

Переводчики: ilves_ArtO