素粒子物理学者は、2012 年にヒッグス粒子が発見される前に 2 つの悪夢を見ました。1 つ目は、大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) 粒子加速器がまったく何も見えないということでした。もしそうなら、それはおそらく宇宙の基本的な構成を調査するためにこれまでに構築された最後の大型加速器になるでしょう. 2 つ目は、LHC が 1964 年に理論物理学者のピーター・ヒッグスによって予測されたヒッグス粒子を発見するというものでした。それ以外には何もありません。
現実の 1 つのレイヤーを剥がすたびに、別のレイヤーが手招きします。したがって、科学における重要な新しい発展のたびに、一般的に、答えよりも多くの疑問が残ります。しかし、通常は、これらの質問に対する答えを探し始めるのに役立つロード マップの概要が少なくとも残ります。ヒッグス粒子の発見の成功と、それに伴う目に見えないバックグラウンド ヒッグス場が空間全体に存在することが検証されたこと (量子の世界では、ヒッグスのようなすべての粒子はフィールドに関連付けられています) は、大胆な科学的研究の深遠な検証でした。 20 世紀の発展。
しかし、Sheldon Glashow の言葉は真実であり続けています。ヒッグスはトイレのようなものです。それは、私たちが話したくない厄介な詳細をすべて隠します。ヒッグス場は、ほとんどの素粒子が空間を移動する際に相互作用し、動きを遅くして巨大に見せる抵抗力を生み出します。したがって、私たちが測定し、私たちの経験の世界を可能にする素粒子の質量は、私たちの特定の経験の偶然である幻想のようなものです.
このアイデアは洗練されているかもしれませんが、本質的には物理学の標準モデルへのアドホックな追加であり、既知の 4 つの自然の力のうちの 3 つと、これらの力が物質とどのように相互作用するかを説明しています。私たちの経験の世界を正確にモデル化するために必要なことを行うために、理論に追加されます。しかし、必須ではありません 理論によって。宇宙は、質量のない粒子と長距離の弱い力 (強力な力、重力、電磁気力とともに、既知の 4 つの力を構成する) とともに幸せに存在していた可能性があります。私たちは彼らについて尋ねるためにここにいるわけではありません。さらに、ヒッグスの詳細な物理は、標準モデルだけでは決定されていません。ヒッグスは 20 倍重く、100 倍軽くなる可能性があります。
では、ヒッグス粒子はなぜ存在するのでしょうか?そして、なぜそれは質量を持っているのですか? （科学者が「なぜ？」と尋ねるときはいつでも、私たちは本当に「どのように？」を意味していることを認識しています）ヒッグスが存在しなければ、私たちが見ている世界は存在しなかったでしょうが、それは確かに説明ではありません.またはそれは？最終的に、ヒッグスの背後にある基礎物理を理解することは、私たちがどのように存在するようになったかを理解することです. 「なぜ私たちはここにいるのですか?」と尋ねるとき、基本的なレベルでは「なぜヒッグスがここにいるの?」と尋ねることになるかもしれません。そして、標準モデルはこの質問に答えていません.
ただし、理論と実験の組み合わせから得られるいくつかのヒントは存在します。標準モデルの基本構造がしっかりと確立された直後の 1974 年で、詳細が次の 10 年間に実験的に検証されるかなり前に、シェルダウン グラショーとスティーブン ワインバーグの両方が働いていたハーバードの物理学者の 2 つの異なるグループが興味深いことに気付きました。 . Glashow は、Howard Georgi と共に、Glashow が最も得意とすることを行いました。彼らは、既存の粒子と力の中からパターンを探し、群論の数学を使用して新しい可能性を探しました。
標準モデルでは、自然の弱い電磁気力が高エネルギー スケールで統一され、物理学者が「電弱力」と呼ぶ単一の力になります。これは、弱い力と電磁力を支配する数学が同じであり、どちらも同じ数学的対称性によって制約されていることを意味し、2 つの力は単一の基礎となる理論の異なる反映であることを意味します。しかし、ヒッグス場は、弱い力を伝える粒子と相互作用しますが、電磁力を伝える粒子とは相互作用しません。この自然の偶然により、これら 2 つの力は、測定可能な規模で 2 つの別個の異なる力として現れます。弱い力は短距離であり、電磁気は長距離のままです。
Georgi と Glashow は、この考えを拡張して強い力を含めようとし、既知のすべての粒子と 3 つの非重力力が 1 つの基本的な対称構造内に自然に収まることを発見しました。次に、この対称性は、現在の実験の範囲をはるかに超える超高エネルギー スケール (および短距離スケール) で自然に破れ、2 つの別個の別個の破られていない対称性が残り、その結果、別個の強い力と電弱力が生じると推測しました。その後、より低いエネルギーとより大きな距離スケールでは、電弱対称性が破れ、電弱力が短距離の弱い電磁力と長距離の電磁力に分離されます。
彼らはそのような理論を大統一理論 (GUT) と控えめに呼んでいました。
同じ頃、ワインバーグとゲオルギーは、ヘレン クインと共に、フランク ウィルチェク、デビッド グロス、デビッド ポリッツァーの研究に続いて、興味深いことに気付きました。距離スケールが小さいほど強い相互作用が弱くなる一方で、電磁相互作用と弱い相互作用は強くなります。
ロケット科学者でさえ、3 つの異なる相互作用の強さが小距離スケールで同一になるかどうかを疑問に思う必要はありませんでした。彼らが計算を行ったとき、彼らは(相互作用が測定された正確さで)そのような統一が可能に見えることを発見したが、それは統一のスケールが陽子のサイズよりも約15桁小さいスケールである場合に限られていました.
統一理論がハワード ジョージとグラショーによって提案されたものである場合、これは朗報でした。なぜなら、自然界で観測されるすべての粒子がこのように統一された場合、クォーク間の遷移を生成する新しい粒子 (ゲージ ボソンと呼ばれる) が存在するからです。アップ陽子と中性子)、および電子とニュートリノ。これは、陽子が他のより軽い粒子に崩壊する可能性があることを意味し、それを観測できる可能性があります。 Glashow が言うように、「ダイヤモンドは永遠ではありません。」
その時でさえ、陽子は信じられないほど長い寿命を持っているに違いないことが知られていました.ビッグバンからほぼ 140 億年経った今でも私たちが存在しているという理由だけでなく、子供の頃にがんで亡くなっているわけではないからです。陽子が約 10 億年未満の平均寿命で崩壊した場合、子供時代に体内で十分な量の陽子が崩壊し、私たちを殺すのに十分な放射線を生成することになります。量子力学では、プロセスは確率的であることを思い出してください。平均的な陽子の寿命が 10 億年で、陽子が 10 億個ある場合、平均して毎年 1 つが崩壊します。私たちの体には 10 億個以上の陽子があります。
しかし、提案された距離スケールが信じられないほど小さいため、大統一における自発的な対称性の破れに関連する質量スケールが信じられないほど大きいため、新しいゲージ ボソンは大きな質量になります。それは、それらが仲介する相互作用を非常に短距離にし、今日の陽子と中性子の規模では信じられないほど弱くなる.その結果、陽子は崩壊する可能性がありますが、このシナリオでは、崩壊するまでにおそらく 100 億 10 億年も生きている可能性があります。成長株を保持する時間はまだあります。
Glashow と Georgi、そして Georgi、Quinn、Weinberg の結果により、壮大な統合の匂いが漂ってきました。電弱理論の成功後、素粒子物理学者は野心的で、さらなる統合の準備ができていると感じていました.
しかし、これらの考えが正しいかどうかはどうすればわかりますか?陽子の残りの質量エネルギーよりも 100 万倍も大きいエネルギー スケールを調べるための加速器を構築する方法はありませんでした。そのような機械は、月の軌道の円周を持つ必要があります。たとえそれが可能であったとしても、超電導スーパーコライダーをめぐる以前の大失敗を考えると、どの政府も費用を負担することはありません.
幸いなことに、陽子の寿命に制限を与える、先ほど提示した種類の確率論を使用する別の方法がありました。新しい大統一理論が陽子の寿命を、たとえば 1000 億年と予測した場合、1 つの検出器に 1000 億 10 億の陽子を入れることができれば、平均してそのうちの 1 つが毎年崩壊します。
これほど多くの陽子をどこで見つけることができるでしょうか?シンプル:約 3,000 トンの水で。
必要なのは、水の入ったタンクを用意し、暗所に置き、放射能のバックグラウンドがないことを確認し、検出器で光の閃光を検出できる高感度の光電管で囲み、それから 1 年待つことだけでした。陽子が崩壊するときの光のバースト。これは困難に思えるかもしれませんが、これを行うために少なくとも 2 つの大規模な実験が委託され、建設されました。地雷は、陽子崩壊信号を圧倒するバックグラウンドを生成する宇宙線を遮断するために必要でした。
どちらの実験も、1982 ～ 83 年頃にデータを取得し始めました。大統一は非常に説得力があるように見えたので、物理学コミュニティはすぐに信号が現れ、大統一は 10 年間にわたる素粒子物理学の驚くべき変化と発見の集大成を意味すると確信していました。グラショーや他のいくつかのノーベル賞は言うまでもありません。
残念ながら、この場合、自然はそれほど親切ではありませんでした。 1 年目、2 年目、3 年目ではシグナルは見られませんでした。 Glashow と Georgi によって提案された最も単純でエレガントなモデルは、すぐに除外されました。しかし、一度大統一のバグが蔓延すると、それを手放すのは容易ではありませんでした.進行中の実験の限界を超えて陽子崩壊が抑制される可能性がある統一理論について、他の提案がなされました。
しかし、1987 年 2 月 23 日、別の出来事が起こりました。これは、私が発見した格言がほぼ普遍的であることを示しています。宇宙の新しい窓を開くたびに、私たちは驚かされます。その日、天文学者のグループは、夜間に得られた写真プレートで、ほぼ 400 年間に見られた最も近い爆発星 (超新星) を観察しました。この星は、約 160,000 光年離れており、大マゼラン雲 (南半球で観測可能な天の川銀河の小さな衛星銀河) の中にありました。
星の爆発に関する私たちの考えが正しければ、放出されるエネルギーのほとんどはニュートリノの形であるはずです。銀河ごとに 100 年に 1 回の爆発)。大まかな見積もりでは、巨大な IMB (アーバイン-ミシガン-ブルックヘブン) とカミオカンデ水検出器が約 20 のニュートリノ イベントを検出するはずであることが示唆されました。 IMB とカミオカンデの実験者が戻ってその日のデータを確認したところ、見よ、IMB は 10 秒間隔で 8 つの候補イベントを表示し、カミオカンデは 11 のそのようなイベントを表示しました。ニュートリノ物理学の世界では、これはデータの洪水でした。ニュートリノ天体物理学の分野は、突如成熟期を迎えました。これらの 19 のイベントは、私のような物理学者によっておそらく 1,900 の論文を生み出しました。物理学者は、爆発する星の中心部への前例のない窓を提供し、天体物理学だけでなくニュートリノ自体の物理学にも実験室を提供することに気付きました.
大型の陽子崩壊検出器が新しい天体物理ニュートリノ検出器として二重の目的を果たす可能性があるという認識に拍車がかかり、いくつかのグループがそのような二重目的の検出器の新世代を構築し始めました。世界最大のものは再び神岡鉱山に建設され、スーパーカミオカンデと呼ばれました。これには正当な理由があります。 11,800 本の光電管に囲まれたこの巨大な 50,000 トンの水タンクは、作業中の鉱山で操作されましたが、実験は実験室のクリーン ルームの純度で維持されました。このサイズの検出器では、外部宇宙線だけでなく、検索対象の信号を圧倒する可能性のある水中の内部放射性汚染物質についても心配する必要があったため、これは絶対に必要でした.
一方、関連する天体物理学のニュートリノ サインへの関心も、この時期に新たな高さに達しました。太陽は、太陽に動力を与える中心部での核反応によってニュートリノを生成します。物理学者のレイ・デイビスは、巨大な地下検出器を使用して 20 年以上にわたって太陽ニュートリノを検出していましたが、発生率が以前よりも約 3 倍低いことを一貫して発見していました。太陽の最良のモデルを使用して予測されました。新しいタイプの太陽ニュートリノ検出器が、カナダのサドベリーにある深い鉱山の内部に建設されました。これは、サドベリー ニュートリノ天文台 (SNO) として知られるようになりました。
スーパーカミオカンデは、さまざまなアップグレードを経て、20年以上にわたってほぼ継続的に稼働しています。陽子崩壊のシグナルは見られず、新しい超新星も観測されていません。しかし、この巨大な検出器でのニュートリノの正確な観測は、SNO での補完的な観測と組み合わされて、レイ・デイビスによって観測された太陽ニュートリノ不足が現実のものであることが確実に確立されました。ニュートリノの性質。その意味するところは、既知の 3 種類のニュートリノのうち少なくとも 1 つは質量ゼロではないということです。標準モデルはニュートリノの質量に対応していないため、これは、標準モデルやヒッグスを超えたいくつかの新しい物理学が自然界で機能しているに違いないという最初の決定的な観測でした.
この直後に、高エネルギーの宇宙線陽子が大気に衝突し、ニュートリノを含む粒子の下方シャワーを生成するときに定期的に地球に衝突する高エネルギー ニュートリノの観測により、さらに 2 番目のニュートリノに質量があることが実証されました。この質量は多少大きいですが、電子の質量よりもはるかに小さいです。これらの結果により、SNO とカミオカンデのチーム リーダーは、2015 年のノーベル物理学賞を受賞しました。これは、私がこれらの言葉の最初の草稿を書く 1 週間前のことです。今日まで、新しい物理学のこれらの興味をそそるヒントは、現在の理論では説明されていません.
陽子崩壊が起こらなかったことは残念ではあるが、完全に予想外ではないことが判明した.大統一が最初に提案されて以来、物理学の展望はわずかに変化しました。 3 つの非重力相互作用の実際の強さのより正確な測定と、これらの相互作用の強さの距離による変化のより洗練された計算を組み合わせて、標準モデルの粒子が自然界に存在する唯一のものである場合、 3つの力の強さは、単一のスケールでは統一されません。大統一が起こるためには、これまでに観測されたものを超えたエネルギースケールでのいくつかの新しい物理が存在しなければなりません.新しい粒子の存在は、既知の 3 つの相互作用が統合されるエネルギー スケールを変更するだけでなく、グランド ユニフィケーション スケールを押し上げる傾向があるため、陽子崩壊の速度を抑制し、寿命が 100 万を超えると予測されます。億億年。
これらの開発が行われるにつれて、理論家は新しい数学的ツールに駆り立てられて、自然界で可能な新しいタイプの対称性を探求し、それは超対称性として知られるようになりました.この基本的な対称性は、自然界の 2 つの異なるタイプの粒子、フェルミオン (半整数スピンを持つ粒子) とボソン (整数スピンを持つ粒子) を接続するという点で、これまでに知られている対称性とは異なります。これの結論は、この対称性が自然界に存在する場合、標準モデルのすべての既知の粒子に対して、対応する新しい素粒子が少なくとも 1 つ存在する必要があるということです。既知のすべてのボソンに対して、新しいフェルミオンが存在する必要があります。既知のすべてのフェルミオンに対して、新しいボソンが存在する必要があります。
私たちはこれらの粒子を見たことがないので、この対称性は私たちが経験するレベルで世界に現れることはなく、それを破る必要があります。これまでに構築されたどの加速器にも見られます。
新しい粒子の証拠が何もないのに自然界のすべての粒子が突然 2 倍になるという対称性について、何がそんなに魅力的なのでしょうか?誘惑の大部分は、まさに大統一の事実にありました。大統一理論が陽子の残りの質量よりも 15 ～ 16 桁高いエネルギーの質量スケールで存在する場合、これは電弱対称性の破れのスケールよりも約 13 桁大きいからです。大きな問題は、なぜ、どのようにして、自然の基本法則にこれほど大きなスケールの違いが存在できるのかということです。特に、標準モデル ヒッグスが標準モデルの真の最後の残骸である場合、次の疑問が生じます。ヒッグス対称性の破れのエネルギー スケールは、新しい場に関連する対称性の破れのスケールよりも 13 桁も小さいのはなぜですか。 GUT の対称性を個別の構成要素の力に分割するために導入されましたか?
問題は見た目よりも少し深刻です。大統一理論と推定されるゲージ粒子のような、任意に大きな質量の粒子を含む仮想粒子 (非常に短い時間スケールで現れたり消えたりするため、それらの存在は間接的にしか調べることができない) の影響を考慮すると、これらは次のように駆動する傾向があります。ヒッグスの質量と対称性を破るスケールを上げて、重い GUT スケールに本質的に近づくか、または同一になるようにします。これにより、自然性の問題として知られるようになった問題が発生します。電弱対称性がヒッグス粒子によって破られるスケールと、GUT 対称性がその対称性を破る新しい重い場のスカラーによって破られるスケールとの間に巨大なヒエラルキーを持つことは、技術的に不自然です。
数理物理学者のエドワード・ウィッテンは、1981 年の影響力のある論文で、超対称性には特別な性質があると主張しました。任意の高質量と高エネルギーの仮想粒子が、現在調査できるスケールで世界の特性に与える影響を抑えることができます。同じ質量の仮想フェルミオンと仮想ボソンは、符号を除いて同一の量子補正を生成するため、すべてのボソンが同じ質量のフェルミオンを伴う場合、仮想粒子の量子効果は相殺されます。これは、私たちが測定できる規模の宇宙の物理的性質に対する任意の高い質量とエネルギーの仮想粒子の影響が完全に取り除かれることを意味します.
ただし、超対称性自体が破られている場合 (または、通常の物質のすべての超対称パートナーが観測された粒子と同じ質量を持ち、それらを観測したことになるため)、量子補正は完全には相殺されません。代わりに、超対称性を破るスケールと同じ次数の質量への寄与が得られます。それが電弱対称性の破れのスケールに匹敵するなら、ヒッグス質量スケールが何であるかを説明するでしょう.
また、LHC で現在調査されている規模で、多くの新しい粒子 (通常の物質の超対称パートナー) を観測し始めることを期待する必要があることも意味します。
これにより、自然性の問題が解決されます。これにより、ヒッグス ボソンの質量が、大統一に関連するエネルギー スケールと同じくらい大きくなる可能性のある量子補正から保護されるからです。超対称性は、エネルギー (および質量) の「自然な」大きな階層を可能にし、電弱スケールをグランド ユニファイド スケールから分離します。
その超対称性は原理的には階層問題を解決できることが知られているように、物理学者の在庫を大幅に増やしました。これにより、理論家は、超対称性の破れを組み込んだ現実的なモデルを調査し、このアイデアの他の物理的結果を調査し始めました。彼らがそうしたとき、超対称性の株価は屋根を通り抜けました。 3 つの非重力力が距離とともにどのように変化するかを計算する際に、自発的に超対称性が破れる可能性を含めると、突然、3 つの力の強さが単一の非常に小さな距離スケールで自然に収束することになります。大統一が再び実行可能になりました!
超対称性が破られたモデルには、もう 1 つの魅力的な特徴があります。トップ クォークが発見されるかなり前に、トップ クォークが重い場合、他の超対称性パートナーとの相互作用を通じて、ヒッグス粒子の特性に量子補正を生成し、ヒッグス場にコヒーレントな構造を形成させる可能性があることが指摘されていました。大統一がはるかに高い超重スケールで発生した場合、現在測定されているエネルギースケールで空間全体のバックグラウンドフィールド。要するに、電弱対称性の破れのエネルギースケールは、はるかに高いエネルギースケールで大統一が起こるという理論内で自然に生成される可能性があります。トップクォークが発見され、実際に重かったとき、これは超対称性の破れが弱い相互作用の観測されたエネルギースケールの原因である可能性に魅力を加えました.
ただし、これにはすべてコストがかかります。この理論が機能するには、ヒッグス ボソンが 1 つではなく 2 つ存在する必要があります。さらに、LHC のような加速器を構築すれば、電弱スケールに近い新しい物理学を調べることができる新しい超対称粒子が見られるようになると予想されます。最後に、しばらくの間、かなりひどい制約のように見えたものの中で、理論上最も軽いヒッグスは重すぎてはならず、メカニズムは機能しませんでした.
結果が得られないままヒッグス粒子の探索が続けられると、加速器は超対称理論における最も軽いヒッグス粒子の質量の理論上の上限にどんどん近づき始めました。その値は陽子の質量の 135 倍くらいで、モデルによって多少異なります。ヒッグス粒子がそのスケールまで除外された場合、超対称性に関するすべての誇大宣伝がまさにそれであったことを示唆していたでしょう.
さて、物事は異なったことが判明しました。 LHC で観測されたヒッグス粒子は、陽子の約 125 倍の質量を持っています。おそらく、大規模な統合は手の届くところにありました.
現時点での答えは…あまり明確ではありません。通常の粒子の新しい超対称パートナーの特徴は、LHC で非常に印象的であるはずであり、それらが存在する場合、LHC はヒッグスを発見するよりも超対称性を発見する可能性がはるかに高いと考えていました。そのようにはなりませんでした。 3 年間の LHC 実行の後、超対称性の兆候はまったくありません。状況はすでに不快に見え始めています。現在、通常の物質の超対称パートナーの質量に設定できる下限は高くなっています。それらが高くなりすぎると、超対称性を破るスケールは電弱スケールに近づかなくなり、階層問題を解決するための超対称性の破れの魅力的な機能の多くが失われます.
しかし、状況はまだ絶望的ではなく、今度はより高いエネルギーで LHC が再びオンになりました。超対称粒子が間もなく発見されるかもしれません.
もしそうなら、これは別の重要な結果をもたらすでしょう。宇宙論における大きな謎の 1 つは、私たちが見ることができるすべての銀河の質量を支配しているように見える暗黒物質の性質です。通常の物質と同じ粒子で作ることはできないほどたくさんあります。たとえば、ビッグバンで生成されたヘリウムなどの軽元素の存在量の予測は、観測と一致しなくなります。したがって、物理学者は、暗黒物質が新しいタイプの素粒子でできていることを合理的に確信しています。しかし、どのタイプですか?
通常の物質の中で最も軽い超対称性パートナーは、ほとんどのモデルで完全に安定しており、ニュートリノの多くの特性を備えています。相互作用が弱く、電気的に中性であるため、光を吸収したり放出したりしません。さらに、私と他の人が 30 年以上前に行った計算では、ビッグバンの後に残った最も軽い超対称粒子の現在の残余存在量は、銀河の質量を支配する暗黒物質である可能性がある範囲に自然にあることが示されました。
その場合、私たちの銀河には、あなたがこれを読んでいる部屋を含めて、暗黒物質粒子の光輪が銀河全体に渦巻いているでしょう.私たちの多くが少し前に気づいたように、これは、感度の高い検出器を設計して地下に置くと、少なくとも精神的には、すでに地下に存在するニュートリノ検出器と同じように、これらの暗黒物質粒子を直接検出できる可能性があることを意味します。世界中で、まさにそれを行うために、6 つの美しい実験が現在進行中です。ただし、これまでのところ何も確認されていません。
したがって、私たちは潜在的に最高の時代または最悪の時代にいます。 LHC の検出器と地下の直接暗黒物質検出器の間で、どちらが最初に暗黒物質の性質を発見できるかを競う競争が行われています。いずれかのグループが検出を報告した場合、それはまったく新しい発見の世界が開かれることを告げるものであり、大統一自体の理解につながる可能性があります.そして、今後何年も発見がなされなければ、暗黒物質の単純な超対称性の起源の概念を除外し、ひいては階層問題の解決策としての超対称性の概念全体を除外するかもしれません.その場合、LHC で新しい信号が見られない場合を除いて、設計図に戻る必要があります。正解です。
LHC が、ヒッグス粒子の約 6 倍の重さの新しい粒子による興味をそそる可能性のある信号を報告したとき、事態はさらに興味深いものになりました。この粒子は、通常の物質の超対称パートナーに期待される特性を持っていませんでした。一般に、より多くのデータが蓄積されると、最もエキサイティングな偽のシグナルのヒントが消え、このシグナルが最初に現れてから約 6 か月後、より多くのデータが蓄積された後、消失しました。もしそうでなければ、大統一理論と電弱対称性についての私たちの考え方をすべて変え、代わりに新しい基本的な力と、この力を感じる新しい粒子のセットを示唆していた可能性があります.しかし、希望に満ちた多くの理論論文が生成されましたが、自然は別の方法を選択したようです.
明確な実験の方向性や超対称性の確認がないことは、これまで理論物理学者の 1 つのグループを悩ませていません。超対称性の美しい数学的側面は、1984 年に、南部陽一郎らが、ひも状の励起によって接続されたクォークの理論であるかのように強い力を理解しようとした 1960 年代以来、眠っていたアイデアの復活を促しました。超弦の量子論に超対称性が組み込まれ、超弦理論として知られるようになったとき、いくつかの驚くほど美しい数学的結果が現れ始めました。これには、3 つの非重力力だけでなく、自然界で知られている 4 つの力すべてを統合する可能性が含まれます。単一の一貫した場の量子論に変換します。
しかし、この理論では、多くの新しい時空次元が存在する必要があり、そのいずれもまだ観測されていません。また、この理論は、現在考えられている実験でまだ検証可能な他の予測を行っていません。そして、理論は最近さらに複雑になり、文字列自体はおそらく理論の中心的な動的変数でさえないように思われます.
1980 年代半ばの全盛期から 30 年以上にわたって、現在 M 理論と呼ばれている超弦理論に取り組み続けてきた、献身的で非常に才能のある物理学者のハードコアの熱意を弱めることはありませんでした。大成功は定期的に主張されていますが、これまでのところ、M 理論には、標準モデルを科学的企業の勝利に導く重要な要素が欠けています。それは、測定可能な世界と接触し、他の方法では説明できないパズルを解決し、根本的な説明を提供する能力です。私たちの世界がどのように生まれたのか。これは M 理論が正しくないという意味ではありませんが、現時点ではほとんどが憶測ですが、善意と動機に基づいた憶測です。
歴史の教訓が何らかのガイドであるとすれば、最前線の物理的なアイデアのほとんどは間違っていることを覚えておく価値があります.そうでなければ、誰でも理論物理学を行うことができます。標準モデルを思いつくのに、数世紀、またはギリシア人の科学にまでさかのぼれば、数千年のヒットとミスを要しました.
これが私たちがいるところです。理論物理学者のより壮大な推測のいくつかを検証または無効にする可能性のある、優れた新しい実験的洞察が間近に迫っていますか?それとも、宇宙の根底にある性質をより深く探るには、どの方向を探せばいいのか、自然が何のヒントも与えてくれなくなる砂漠の瀬戸際にいるのでしょうか?どちらにしても、新しい現実を受け入れなければなりません。
ローレンス M. クラウスは、理論物理学者であり宇宙論者でもあり、オリジンズ プロジェクトのディレクターであり、アリゾナ州立大学地球宇宙探査学部の基礎教授でもあります。彼は、 などのベストセラーの本の著者でもあります。 無からの宇宙 そして スタートレックの物理学.
Copyright © 2017 by Lawrence M. Krauss.次の本から これまでに語られた最高の物語—これまでのところ：なぜ私たちはここにいるのですか？ ローレンス M. クラウス著、サイモン &シュスター社の一部門である Atria Books が発行。許可を得て印刷。
