Фізіка за межамі Стандартнай мадэлі

**Фізіка за межамі Стандартнай мадэлі** (інакш званая **Новая фізіка**) адносіцца да тэарэтычных распрацовак, якія неабходныя, каб растлумачыць недахопы Стандартнай мадэлі, такія як паходжанне масы, моцная CP-праблема, нейтрынныя асцыляцыі, асіметрыя матэрыі і антыматэрыі, паходжанне цёмнай матэрыі і цёмнай энергіі. Іншая праблема заключаецца ў матэматычных асновах самой Стандартнай мадэлі — Стандартная мадэль не стыкуецца з агульнай тэорыяй адноснасці ў тым сэнсе, што адна або абедзве тэорыі распадаюцца ў сваіх апісаннях на больш дробныя пры пэўных умовах (напрыклад, у рамках вядомых сінгулярнасцей прасторы-часу, такіх як Вялікі выбух і гарызонты падзей чорных дзірак).

Тэорыі, якія ляжаць за межамі Стандартнай мадэлі, уключаюць у сябе розныя пашырэнні Стандартнай мадэлі праз суперсіметрыю.

## Нерастлумачаныя эксперыментальныя назіранні 
Ёсць цэлы шэраг эксперыментальных назіранняў за прыродай, для якіх Стандартная мадэль не дае адэкватнага тлумачэння.

* **Гравітацыя**. Стандартная мадэль не растлумачвае гравітацыю. Акрамя таго, яна несумяшчальная з найбольш паспяховай на сёння тэорыяй гравітацыі — Агульнай тэорыяй адноснасці.
* **Цёмная матэрыя** і **цёмная энергія**. Касмалагічныя назіранні паказваюць, што Стандартная мадэль можа растлумачыць толькі каля 4,5 % матэрыі ў Сусвеце. З адсутных 95,5 % каля 22,5 % павінны быць цёмнай матэрыяй, гэта значыць матэрыяй, якая паводзіць сябе гэтак жа як іншая матэрыя, якую мы ведаем, але ўзаемадзейнічае толькі слаба з палямі Стандартнай мадэлі. Астатняе павінна быць цёмнай энергіяй, пастаяннай шчыльнасцю энергіі вакууму. Спробы растлумачыць цёмную энергію з пункту гледжання энергіі вакууму Стандартнай мадэлі (планкаўская энергія) прыводзяць да неадпаведнасці ў 120 парадкаў.
* **Масы нейтрына**. Згодна са Стандартнаю мадэллю нейтрына з'яўляюцца бязмасавымі часціцамі. Тым не менш, эксперыменты з нейтрыннымі асцыляцыямі паказалі, што нейтрына маюць масу. Масавыя члены для нейтрына можна ўвесці ў Стандартную мадэль уручную, але гэта прыводзіць да новых тэарэтычных праблем. (Напрыклад, масавыя члены павінны быць надзвычай малыя).
* Асіметрыя матэрыі і антыматэрыі. Сусвет складаецца пераважна з рэчыва. Тым не менш, Стандартная мадэль прадказвае, што рэчыва і антырэчыва павінны былі быць створаны ў (амаль) роўных колькасцях, якія б знішчылі адзін аднаго, пакуль Сусвет ахалоджваецца.

### Тэарэтычныя праблемы 
Некаторыя асаблівасці Стандартнай мадэлі ўведзены адмысловым спосабам. Яны не з'яўляюцца праблемай па сутнасці (гэта значыць тэорыя добра працуе з гэтымі адмысловымі асаблівасцямі), але іх наяўнасць — вынік няпоўнага разумення. Гэтыя спецыяльныя асаблівасці заахвоцілі тэарэтыкаў шукаць больш фундаментальныя тэорыі з меншай колькасцю параметраў. Некаторыя з адмысловых асаблівасцей:

* **Праблема іерархіі ферміённых мас**. Стандартная мадэль ўводзіць масы часціц з дапамогай працэсу, вядомага як спантаннае парушэнне сіметрыі, выкліканае полем Хігса. У рамках Стандартнай мадэлі маса Хігса атрымлівае некаторыя вельмі вялікія квантавыя папраўкі, звязаныя з прысутнасцю віртуальных часціц (галоўным чынам віртуальных топ-кваркаў). Гэтыя папраўкі намнога большыя чым фактычная маса Хігса. Гэта азначае, што параметр  Хігса ў Стандартнай мадэлі павінен быць  такім спосабам, які амаль цалкам адмяняе квантавыя папраўкі. Гэты ўзровень тонкай настройкі лічыцца  многімі тэарэтыкамі.
* **Моцная CP-праблема**. Тэарэтычна можна сцвярджаць, што Стандартная мадэль павінна ўтрымліваць член, які парушае CP-сіметрыю паміж матэрыяй і антыматэрыяй — у частцы моцнага ўзаемадзеяння. Эксперыментальна, аднак, такое парушэнне не было выяўлена, што азначае, што каэфіцыент пры гэтым члене вельмі блізкі да нуля. Гэтая тонкая настройка таксама лічыцца ненатуральнай.
* **Колькасць параметраў**. Стандартная мадэль залежыць ад 19 лікавых параметраў. Іх значэнні вядомыя з эксперыменту, але паходжанне значэнняў невядома. Некаторыя тэарэтыкі спрабавалі знайсці сувязь паміж рознымі параметрамі, напрыклад, паміж масамі часціц у розных пакаленнях.

## Тэорыі Вялікага аб'яднання 
Стандартная мадэль мае тры калібравальныя сіметрыі: колеру SU(3), слабага ізаспіну SU(2) і гіперзараду U(1), якія адпавядаюць тром фундаментальным сілам. З-за перанарміроўкі канстанты сувязі кожнай з гэтых сіметрыі змяняюцца ў залежнасці ад энергіі, пры якой яны вымяраюцца. Каля 1019 ГэВ гэтыя сувязі становяцца прыкладна роўнымі. Гэта прывяло да здагадкі, што вышэй за гэту энергію тры калібравальныя сіметрыі Стандартнай мадэлі аб'яднаны ў адной калібравальнай сіметрыі з простай групай калібравальнай групы, і толькі адной канстантай сувязі. Ніжэй за гэту энергію сіметрыя спантанна парушана да стандартных сіметрый мадэлі. Папулярным выбарам для групы, што аб'ядноўвае, з'яўляецца спецыяльная ўнітарная група ў пяці вымярэннях SU(5) і спецыяльная артаганальная група ў дзесяці вымярэннях SO(10).

Тэорыі, якія аб'ядноўваюць сіметрыі Стандартнай мадэлі такім чынам, называюцца тэорыямі Вялікага аб'яднання (або  — GUT), а маштаб энергій, пры якіх адзіная сіметрыя парушаецца, называецца маштабам GUT. Увогуле, тэорыі Вялікага аб'яднання прадказваюць стварэнне магнітных манаполяў ў раннім Сусвеце і нестабільнасць пратона. Гэтыя прадказанні, нягледзячы на інтэнсіўны пошук, не пацвярджаюцца эксперыментальна, і гэта накладае абмежаванні на магчымыя GUT.

## Квантавая гравітацыя 
Квантавая гравітацыя — кірунак даследаванняў у тэарэтычнай фізіцы, мэтай якога з'яўляецца квантавае апісанне гравітацыйнага ўзаемадзеяння (і, у выпадку поспеху — аб'яднанне такім чынам гравітацыі з астатнімі трыма фундаментальнымі узаемадзеяннямі, гэта значыць, пабудова так званай «тэорыі ўсяго»).

## Гл. таксама 
* Вялікі адронны калайдэр
* Выключна простая тэорыя ўсяго
* Галаграфічны прынцып
* Квантавая хромадынаміка
* 
* Нявырашаныя праблемы сучаснай фізікі
* Петлявая квантавая гравітацыя
* Поле Хігса
* Спантаннае парушэнне электраслабай сіметрыі
* Стандартная мадэль
* Супергравітацыя
* Суперсіметрыя
* Тэорыя базонных струн
* Тэорыі Вялікага аб’яднання
* Тэорыя Калуцы — Клейна
* Тэорыя струн
* Тэорыя суперструн
* Тэорыя Янга — Мілса
* 
* 
* Электраслабае ўзаемадзеянне

## Спасылкі 
* *Пол Шеллард и др.* Квантовая гравитация  (Quantum Gravity). Пер. с англ. В. Г. Мисовца.
* *Zeeya Merali*. Разделение времени и пространства. Новая квантовая теория отвергает пространство-время Эйнштейна // Scientific American. (December 2009)
* *Г. Е. Горелик* Матвей Бронштейн и квантовая гравитация. К 70-летию неразрешённой проблемы. // Успехи физических наук, Том 175, № 10 (кастрычнік 2005)