Könnte Proton Decay Zauber Disaster für String-Theorie?

Wenn einer der älteren Versuche zur Vereinheitlichung der Kräfte (so genannte große Vereinigung Theorienoder GUTs) als erfolgreich erweist, wäre es profunde Implikationen für die String-Theorie haben. Einer der eleganteste GUTs war 1974 Georgi-Glashow Modell, vorgeschlagen von Howard Georgi und Sheldon Glashow.

Diese Theorie hat einen Schönheitsfehler: Es sagt voraus, dass Protonen Zerfall und Experimente in den letzten 25 Jahren habe dies nicht gezeigt der Fall zu sein. Auch wenn Protonenzerfall erkannt wird, Stringtheoretiker der Lage sein, ihre Theorie retten.

Der Georgi-Glashow Modell ermöglicht Quarks in Elektronen und Neutrinos zu transformieren. Da Protonen von spezifischen Konfigurationen aus Quarks bestehen, wenn ein Quark in einem Proton zu plötzlich in ein Elektron zu ändern, würde aufhören das Proton selbst als ein Proton zu existieren. Der Kern würde eine neue Form von Strahlung emittieren als das Proton abgeklungen ist.

Dieses Quark-Transformation (und daraus resultierende Protonenzerfall) existiert, weil der Georgi-Glashow Modell eine SU (5) Symmetriegruppe verwendet. In diesem Modell, Quarks, Elektronen und Neutrinos sind die gleichen grundlegenden Art von Teilchen, in verschiedenen Formen manifestieren. Die Natur dieser Symmetrie ist derart, dass die Partikel in der Theorie von einer Art in eine andere umwandeln.

Natürlich können diese Zerfälle nicht sehr oft passieren, weil wir Protonen herum zu haften müssen, wenn wir ein Universum haben werden, wie wir es kennen. Die Berechnungen zeigten, daß ein Proton bei einer sehr geringen Rate abklingt: weniger als einem Proton alle 10³³ Jahre.

Dies ist eine sehr geringe Zerfallsrate, aber es gibt eine Möglichkeit, um sie durch eine Menge von Teilchen. Wissenschaftler erstellt große Tanks mit Reinstwasser gefüllt und abgeschirmt von der kosmischen Strahlung, die mit Protonen stören könnten (und falsche Zerfall Lesungen geben). Sie warteten dann zu sehen, ob der Protonen zerfallen.

Nach 25 Jahren hat es keine Beweise für Protonenzerfall gewesen, und diese Versuche sind so konstruiert, es so viele sein könnte, wie einige im Jahr abklingt. Die Ergebnisse aus dem Super-Kamiokande, ein Neutrino-Observatorium in Japan zeigen, dass eine durchschnittliche Proton mindestens dauern würde 10³⁵ Jahre zu zerfallen. Um den Mangel an Ergebnissen zu erklären, hat der Georgi-Glashow Modell modifiziert wurde mehr Zerfallsraten aufzunehmen, aber die meisten Physiker erwarten nicht, Protonenzerfall in absehbarer Zeit (wenn überhaupt) zu beobachten.

Wenn die Wissenschaftler schließlich tat den Zerfall eines Protons zu entdecken, das würde bedeuten, dass der Georgi-Glashow Modell auf neu werden müssten aussah. Die String-Theorie gewonnen Erfolg teil wegen des Ausfalls aller anderen früheren Modellen, so dass, wenn ihre Vorhersagen arbeiten, kann es schlechte Aussichten für die String-Theorie an.

Die Stringtheorie Landschaft bleibt so robust wie eh und je, und einige Vorhersagen der Stringtheorie für die Versionen erlauben, die Protonenzerfall umfassen. Der zeitliche Rahmen Verfall vorhergesagt ist ungefähr 10³⁵ Jahre - genau die untere zulässige Grenze von der Super-Kamiokande Neutrino Observatorium.

Die Erneuerung der GUTs würde nicht die String-Theorie widerlegen, auch wenn der Ausfall DARM Teil der Grund ist, warum die String-Theorie ursprünglich angenommen wurde. String Theorien können nun DARM in Niedrigenergie-Domänen integrieren. Aber die String-Theorie kann uns nicht sagen, ob wir sollten erwarten, dass DARM existiert oder Protonen Zerfall. Vielleicht oder vielleicht auch nicht, und die String-Theorie kann es so oder so umgehen.

Dies ist nur einer der vielen Fälle, in denen die Stringtheorie eine vollständige Ambivalenz auf experimentelle Beweise zeigen, was einige Kritiker sagen, macht es # 147-un-falsifizierbar # 148.