Jedna z najhlbších otázok modernej fyziky sa týka samotného pôvodu hmotnosti. Štandardný model ju pripisuje Higgsovmu poľu ktoré preniká celý vesmír a prostredníctvom spontánneho porušenia symetrie udeľuje hmotnosť elementárnym časticiam. Tento mechanizmus je experimentálne potvrdený no zároveň ponecháva viacero zásadných otázok otvorených. Prečo má Higgsovo pole práve také vlastnosti aké pozorujeme a prečo vôbec existuje, upozorňuje ScienceAlert.

Snaha o zjednodenie fundamentálnych síl

Teoretická práca fyzikov zo Slovenskej akadémie vied prináša radikálne odlišný pohľad. Namiesto externého poľa ktoré časticiam hmotnosť dáva navrhuje že hmotnosť môže byť dôsledkom samotnej geometrie priestoru v ktorom sa realita odohráva. Kľúčom majú byť skryté dodatočné rozmery ktoré sa objavujú v pokročilých teóriách kvantovej gravitácie a strunovej teórie.

V centre pozornosti stojí sedemrozmerný matematický objekt známy ako G2 varieta. Ide o mimoriadne striktne definovaný geometrický priestor ktorý umožňuje existenciu špecifických typov symetrií a topologických vlastností. Práve G2 variety sa už dlhšie objavujú v snahách o zjednotenie všetkých fundamentálnych síl do jedného teoretického rámca.

Novým prvkom je zavedenie dynamiky do tejto geometrie. Autori práce vyvinuli rovnice ktoré popisujú časový vývoj G2 variety prostredníctvom procesu podobného Ricciho toku známeho z diferenciálnej geometrie. Tento vývoj odhaľuje že takýto priestor sa môže prirodzene ustáliť do stabilného stavu v ktorom zohráva zásadnú úlohu torzia teda vnútorné skrútenie geometrickej štruktúry.

Torzia nie je v matematike ani fyzike exotickým pojmom. Objavuje sa napríklad v teóriách s krúteným časopriestorom alebo v opisoch chirálnych vlastností hmoty. V tomto prípade však nadobúda nový fyzikálny význam. Stabilná torzná konfigurácia G2 variety sa správa ako solitón teda trvalo existujúca štruktúra ktorá si zachováva svoj tvar a energiu.

Nový hypotetická častica

Podľa výpočtov sa vlastnosti tohto geometrického solitónu premietajú do správania častíc ako sú bozón W a Z. Ich hmotnosť by v tomto obraze nebola výsledkom interakcie s Higgsovým poľom ale prejavom odporu ktorý kladie zakrivená a skrútená geometria dodatočných dimenzií. Hmota by tak nevznikala z poľa ale z geometrickej štruktúry samotného priestoru.

Takýto prístup má ďalekosiahle dôsledky. Spontánne porušenie symetrie ktoré je kľúčové pre štandardný model by mohlo mať čisto geometrický pôvod. Navyše sa otvára možnosť že podobná torzia by mohla ovplyvňovať aj kozmologické javy vrátane zrýchleného rozpínania vesmíru ktoré dnes pripisujeme temnej energii.

Midjourney

Ak sa torzia správa efektívne ako pole mala by mať aj kvantové excitácie. Autori preto zavádzajú hypotetickú časticu nazvanú Torstone ktorá by bola geometrickým analógom Higgsovho bozónu. Jej existencia zatiaľ zostáva špekulatívna no teória naznačuje konkrétne miesta kde by sa jej prejavy mohli objaviť od jemných anomálií v experimentoch na urýchľovačoch až po neštandardné signály v kozmickom mikrovlnnom pozadí či gravitačných vlnách.

Hoci ide zatiaľ o čisto teoretickú konštrukciu jej význam spočíva v tom že ponúka nový spôsob uvažovania o pôvode hmotnosti. Higgsov mechanizmus tým nie je popretý ale zasadený do hlbšieho geometrického rámca. Ak sa tieto myšlienky potvrdia mohli by naznačiť že najzákladnejšie vlastnosti hmoty sú v konečnom dôsledku dôsledkom tvaru priestoru v ktorom vesmír existuje.

Čítajte viac z kategórie: Novinky