Perputaran antara dimensi tersembunyi dapat menjelaskan massa

Karya teoritis baru menunjukkan bahwa perilaku fundamental alam mungkin muncul langsung dari struktur ruang-waktu, menunjuk pada geometri sebagai asal mula interaksi fisik.

Sebuah studi baru menyajikan cara untuk melakukannya melewati bidang Higgs sebagai sumber massa partikel, menawarkan alat baru untuk memahami bagaimana medan Higgs itu sendiri mungkin muncul.

HAI belajardisajikan dalam artikel yang diterbitkan di Fisika NuklirBmembuka kemungkinan cara untuk melakukannya menanggapi beberapa kesenjangan persisten dalam Model Standar fisika partikel, dan menunjukkan bahwa massa partikel fundamental seperti boson Z dan W mungkin dimiliki asal usul geometri “bengkok”. dari dimensi tersembunyi.

“Dari sudut pandang kami, materi muncul dari hambatan geometri itu sendiridan bukan dari medan eksternal”, jelas fisikawan teoretis tersebut Richard Pinčákpeneliti di Akademi Ilmu Pengetahuan Slovakia dan penulis pertama studi ini, Sains Harian.

HAI bidang Higgs pertama kali diusulkan pada tahun 1960an oleh Peter Higgssebagai penjelasan untuk alasan mengapa partikel fundamental mempunyai massa – masalah besar yang mempersulit pembuatan model fisika partikel yang koheren. Berkat medan Higgs, fisikawan mampu menyusun Model Standar yang saat ini kita andalkan.

Begini cara kerjanya: bayangkan Alam Semesta dipenuhi dengan suatu zat lengket, yang berfungsi seperti “lem tak terlihat”. Setiap partikel yang bergerak melalui Alam Semesta juga bergerak melalui zat tersebut, dan setiap partikel berinteraksi dengannya sedikit berbeda.

Partikel yang berinteraksi kuat dengan “zat” ini, seolah-olah mereka sedang melewati lumpur, berperilaku seperti “berat”seperti boson W dan Z. Yang hampir tidak berinteraksi adalah “ringan”, seperti elektron. Foton tidak berinteraksi sama sekali.

Interaksi ini dikenal sebagai Mekanisme Higgs dan menjelaskan massa partikel dengan cukup elegan.

Kami tahu itu atau Bidang Higgs itu nyatakarena kamu riak kuantumatau terkenal Higgs bosondikenal sebagai “Partikel Tuhan“, akhirnya ditemukan di Large Hadron Collider pada tahun 2012. Namun, ini tidak berarti bahwa mekanisme Higgs adalah keseluruhan cerita.

Kita masih, misalnya, tidak mengetahui mengapa medan Higgs mempunyai properti yang dimilikinya. Lebih lanjut, solusi Higgs tidak menjelaskan materi gelap, energi gelap, atau bahkan karena medan Higgs itu sendiri ada.

Ada informasi yang hilang di suatu tempat – dan Pinčák serta rekan-rekannya percaya bahwa beberapa petunjuk mungkin terletak pada geometri tersembunyi, menurut studi mereka terhadap a Ruang 7 dimensi disebut varietas G2.

Satu variasi adalah jenis ruang matematika “topologi”, yang secara lokal menyerupai ruang Euclidean di sekitar setiap titik; adalah istilah umum yang digunakan untuk apa pun “bentuk” yang mungkin menghadirkan kurvalipatan atau puntiran.

Fisikawan sering menggunakan manifold untuk mendeskripsikan geometri ruangwaktu, atau dimensi ekstra tersembunyi yang diusulkan dalam beberapa teori, seperti teori stringmenjelaskan Peringatan Sains.

Ruang-ruang ini mungkin punya lebih banyak arah dari biasanya atas-bawah, kiri-kanan dan depan-belakang kehidupan kita sehari-hari. Beberapa memerlukan 7 arah independen. Variasi dengan a struktur 7 dimensi tertentuyang diatur dengan cara yang sangat terbatas, disebut varietas G2.

Para peneliti menciptakan persamaan baru yang disebut Aliran Ricci-G2yang mengizinkan mereka memodelkan evolusi temporal manifold G2.

“Seperti dalam sistem organik, seperti DNA twist atau kiralitas asam amino, struktur ekstra-dimensi ini dapat menimbulkan putaran, semacam putaran intrinsik”, jelas Pinčák.

“Ketika kami membiarkan struktur ini berkembang seiring berjalannya waktu, kami menemukan bahwa struktur tersebut dapat menjadi stabil konfigurasi stabil yang disebut soliton. Soliton ini dapat memberikan penjelasan geometris murni untuk fenomena seperti putusnya simetri secara spontan.”

Satu kesepian itu seperti gelombang tunggal yang mandiri dan dapat mempertahankan bentuknya tanpa batas. Para peneliti mengamati bahwa strain G2 mereka mengendur tepatnya untuk konfigurasi stabil jenis ini – dan itu konfigurasi ini mengandung “twist” yang “tercetak” pada boson W dan Z, menghasilkan efek atribusi massa yang persis sama dengan mekanisme Higgs.

Hasilnya juga menunjukkan, secara awal, bahwa terjadi percepatan perluasan Alam Semesta mungkin terkait dengan kelengkungan yang disebabkan oleh torsi jenis ini terkait dengan varietas G2. Jika putaran ini berperilaku seperti medan, ia akan mewujudkan partikel, sama seperti medan Higgs yang memunculkan boson.

Para peneliti menyebut partikel hipotetis ini “batu torsi” dan menjelaskan bagaimana dia harus bersikap.

Jika ada, Torstone mungkin dapat dideteksi dalam anomali collider partikel, penyimpangan aneh pada latar belakang gelombang mikro kosmik, dan bahkan anomali dalam gelombang gravitasi. Keberadaannya masih jauh dari terbukti, namun jika medan puntir itu ada, Sekarang kita tahu harus mulai mencari dari mana.

Itu sebuah konsep yang berani dan komplekstapi begitu pula bidang Higgs pada masanya, dan butuh waktu hampir lima puluh tahun untuk membuktikan keberadaannya.

Diharapkan tidak perlu menunggu terlalu lama untuk mendapatkan jawaban mengenai kemungkinan variasi G2, namun untuk saat ini, pendekatan ini menjanjikan untuk membuka jalan bagi solusi terhadap beberapa pertanyaan yang paling mendesak.

“Alam sering kali lebih menyukai solusi sederhana“, kata Pinčák. “Mungkin massa boson W dan Z tidak berasal dari medan Higgs yang terkenal, tetapi langsung dari geometri ruang tujuh dimensi.”