В поисках универсальной симметрии
В поисках универсальной симметрии
Для этого необходимо отыскать в природе некую «универсальную» симметрию, гораздо более общую не только чем «галилеевская», но и чем все известные до этого.
И такая симметрия, судя по всему, обнаружена. В окружающем нас мире существуют элементарные частицы двух типов – «фермионы», из которых состоят вещественные объекты, и «бозоны» – кванты различных физических полей, связывающие вещественные частицы между собой. Казалось само собой разумеющимся, что эти два типа частиц принципиально несводимы друг к другу, что при любых превращениях, происходящих в микромире, фермионы всегда остаются фермионами, а бозоны – бозонами. К такому заключению побуждал физиков и здравый смысл: ведь никто никогда не наблюдал, чтобы окружающие предметы превращались в физические поля, и наоборот, чтобы из полей возникали те или иные вещи. Конечно, в данном случае мы немного «передергиваем» – ведь речь-то на самом деле идет о микропроцессах. Но в конечном счете любой предмет состоит из микрочастиц.
Тем не менее и на этот раз, как уже не однажды происходило в науке, здравый смысл был посрамлен. Физики-теоретики доказали, что симметрия между бозонами и фермионами, видимо, все же существует. У каждого бозона в мире фермионов есть свой «партнер», – соответствующий ему фермион. – Все частицы образуют своеобразные «пары». Если все эти частицы взаимно поменять местами, то все законы природы останутся неизменными. Эту симметрию за ее универсальный и всеобъемлющий характер стали называть «суперсимметрией».
Необходимо, правда, подчеркнуть, что полная суперсимметрия может быть получена лишь при фантастически высоких энергиях. То есть при условиях, существовавших, судя по всему, лишь в самые первые мгновения образования нашей Вселенной, когда температура была необычайно высока.
И тем не менее идея суперсимметрии необычайно плодотворна, она позволяет многое понять в тех физических процессах, которые развертывались на ранних стадиях развития Вселенной.
В частности, с точки зрения суперсимметрии фермионный партнер должен существовать и у кванта гравитационного поля – «гравитона». Это – «гравитино», частица, по-видимому, обладающая достаточно большой массой, в несколько десятков раз превосходящей массу протона, и проявляющая себя лишь на очень малых расстояниях. Под влиянием гравитино поле тяготения должно приобретать неизвестные ранее свойства, для описания которых теория относительности оказывается уже недостаточно «общей», а точнее говоря, непригодной.
Вот тут уже не только возможно, но и просто необходимо дальнейшее обобщение общей теории относительности – построение теории «супергравитации». А соответствующее «суперсимметрии» калибровочное поле, позволяющее отличать бозоны от фермионов, получило название «супергравитационного». Таким образом, на наших глазах рождается теория единого «суперполя»…