Θεωρητική Φυσική – Σωμάτια: Νέο μοντέλο προσπαθεί να λύσει με μιας πέντε προβλήματα του Καθιερωμένου Προτύπου

Το Καθιερωμένο Πρότυπο (μικρή εικόνα) έχει απολαύσει μια ευτυχισμένη ζωή. Από τότε ακόμη που προτάθηκε πριν από τέσσερις δεκαετίες, έχει περάσει όλους τους ελέγχους της σωματιδιακής φυσικής με επιτυχία. Όμως έχει διάφορα ενοχλητικά προβλήματα. Για παράδειγμα, δεν εξηγεί γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από ότι αντιύλη στον Κόσμο. Ένα κουαρτέτο θεωρητικών από την Ευρώπη προσπαθεί τώρα να λύσει πέντε από αυτά τα προβλήματα με μια κίνηση. Η λύση είναι ένα μοντέλο που αποκαλείται SMASH (Standard Model – Axion – Seesaw – Higgs), το οποίο επεκτείνει το Καθιερωμένο Πρότυπο κατά ελάχιστο τρόπο.

Το SMASH προσθέτει έξι νέα σωμάτια στα δεκαεπτά στοιχειώδη σωμάτια του Καθιερωμένου Προτύπου. Τα σωμάτια είναι τρία βαρέα δεξιόστροφα νετρίνα, ένα τριπλού χρώματος φερμιόνιο, ένα σωμάτιο που αποκαλείται ρο, που και προσδίδει μάζα στα δεξιόστροφα νετρίνα και κινεί τον κοσμικό πληθωρισμό μαζί με το μποζόνιο Higgs, και ένα αξιόνιο, που αποτελεί έναν πολλά υποσχόμενο υποψήφιο για τη σκοτεινή ύλη. Με αυτά τα έξι σωμάτια, το SMASH κάνει πέντε πράγματα: παράγει την ανισορροπία ύλης και αντιύλης στο σύμπαν, δημιουργεί τις μυστήριες ελάχιστες μάζες των γνωστών αριστερόστροφων νετρίνων, εξηγεί μια σπάνια συμμετρία της ισχυρής αλληλεπίδρασης που δένει τα κουάρκ στους πυρήνες, αιτιολογεί την προέλευση της σκοτεινής ύλης και εξηγεί τον πληθωρισμό.

Από το μοντέλο δεν αντιμετωπίζονται το αποκαλούμενο πρόβλημα ιεραρχίας και το πρόβλημα της κοσμολογικής σταθεράς. Στη θετική πλευρά του, κάνει καθαρές προβλέψεις, οι οποίες όπως λένε οι συγγραφείς μπορούν να ελεγχθούν με μελλοντικά δεδομένα από τις παρατηρήσεις του μικροκυματικού κοσμικού υποβάθρου και από πειράματα που αναζητούν τα αξιόνια. Μια πρόβλεψη είναι ότι τα αξιόνια θα έχουν μάζα μεταξύ 50 και 200 μeV. Ο λόγος πλέον στους πειραματιστές.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Unifying Inflation with the Axion, Dark Matter, Baryogenesis, and the Seesaw Mechanism. Physical Review Letters.