大统一理论
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| 未解決的物理學問題: 怎樣能夠將量子場論的三種不同的基本交互作用，即強交互作用、弱交互作用和電磁交互作用，統一成為單獨一種交互作用？這統一是倚靠甚麼對稱性來主控？大統一理論能否解釋費米子的族代數目與它們的質量？ |  |
大统一理论（Grand Unification Theory，缩写GUT）是关于强相互作用和电弱相互作用统一的一个理论，希望能藉由单一个理论来解释强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用导致的物理现象。
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歷史 [编辑]
爱因斯坦在提出相对论以后，从20年代开始就致力于寻找一种统一的理论来解释所有相互作用，也就是解释一切物理现象，爱因斯坦晚年偏离物理界大方向自己研究大统一理论想通过“弱作用，磁场，强作用”来简单的解释宇宙直到他1955年逝世。他几十年的努力虽未成功，但却激励了后人。爱因斯坦在创建相对论时就意识到，自然科学中“统一”的概念或许是一个最基本的法则。还在30年代爱因斯坦就着手研究“大统一理论”，试图将当时已发现的四种相互作用统一到一个理论框架下，从而找到这四种相互作用产生的根源。这一工作几乎耗尽了他后半生的精力，以致于一些史学家断言这是爱因斯坦的一大失误。但是，在爱因斯坦的哲学中，“统一”的概念深深扎根于他的思想中，他越来越确信“自然界应当满足简单性原则”。虽然“大统一理论”没有成功，可是建立统一理论的思想却始终吸引着成千上万的物理学家们。
美國物理學家謝爾登·格拉肖及哈沃德·喬吉於1974年提出歷史上首個大統一理論[1] 。他们发现了把标准模型中所有的规范作用力统一到SU(5)群的方法，并且能够在合理的假设下定量给出耦合常数跑动的一般模式。这个理论同时还预言了质子的衰变，认为质子的寿命大约为1030年[2] ，而超级神冈探测器得到的质子寿命的下限为1031~1032年，所以这个理论已经被排除了。但是一些理论家修改了这个模型，使得质子的寿命更长。它是后来的大统一工作的基础。
阿卜杜勒·萨拉姆與帕提（Jogesh Pati）利用半單李代數帕提－薩拉姆模型（Pati–Salam model）進一步發展喬吉－格拉肖模型（Georgi–Glashow model）[3] 。
现状 [编辑]
目前最完善的是标准模型，包含了强核力、弱核力，电磁力。
参见 [编辑]
參考資訊 [编辑]
- ^ Georgi, H.; Glashow, S.L. Unity of All Elementary Particle Forces. Physical Review Letters. 1974, 32: 438–441. Bibcode:1974PhRvL..32..438G. doi:10.1103/PhysRevLett.32.438.
- ^ 徐一鸿. 可畏的对称. 清华大学出版社. 2005. 227.
- ^ Pati, J.; Salam, A. Lepton Number as the Fourth Color. Physical Review D. 1974, 10: 275–289. Bibcode:1974PhRvD..10..275P. doi:10.1103/PhysRevD.10.275.
