Väzbové konštanty a zjednotenie interakcií

Bežiace väzbové konštanty

Oficiálne zmeraná hodnota konštanty as je 0,119 +/- 0,002. Je to miera veľkosti silnej interakcie, ktorá udržuje kvarky pohromade v zložených časticiach ako sú protóny a neutróny. Aby sme ju uviedli do kontextu, porovnáme ju s ďalšími interakciami. Gravitácia, najznámejšia interakcia z každodenného života, má väzbovú konštantu sto milión milión milión milión milión miliónkrát menšiu. Slabá interakcia, zodpovedná za rádioaktívny beta rozpad a procesy vo hviezdach vytvárajúce energiu, má väzbovú konštantu približne desaťtisíckrát menšiu. Dokonca elektromagnetická interakcia, ktorá spája atómy a molekuly, prináša elektrinu do naších domovov a dáva elektromagnetom ich impozantnú silu, je asi stokrát slabšia ako silná interakcia.

Takže sme sa dozvedeli, že väzbové konštanty prírodných interakcií sú ohromne rozdielne. A je to tento rozdiel, ktorý riadi fungovanie dnešného vesmíru. Gravitácia riadi chovanie sa na veľkých škálach, pôsobiac slabo medzi všetkými hmotnými objektmi vo vesmíre. Udržuje planéty nášho solárneho systému na obežných dráhach okolo Slnka. Elektromagnetická interakcia udržuje elektróny na orbitách okolo atómového jadra a ovláda chovanie sa hmoty na atomárnej a molekulárnej úrovni. Silná a slabá interakcia regulujú správanie sa hmoty na ešte menších, jadrových a subjadrových, škálach.

Možno to vyzerá prekvapujúco, ale napriek obrovským rozdielom vo veľkosti interakcií, fyzici veria, že všetky sú súčasťou toho istého javu. Konečným cieľom modernej fyziky je nájsť jednotnú teoretickú sústavu na popis všetkých interakcií. Jedna významná stopa, že by všetky mohli byť totožné, pochádza z faktu, že väzbové konštanty nie sú celkom konštantami. Namiesto toho sa menia s energiou javu, v ktorom sú merané. Hodnota konštanty as citovaná hore je správna jedine pre javy, ktoré prebiehajú okolo energie približne 91 GeV, čo je hmotnosť Z-častice. Podobne väzbová konštanta pre elektromagnetickú interakciu bola zmeraná s hodnotou okolo 1/137 pri skúmaní atómových javov. Keď však bola meraná pri vyšších energiách na LEP-e, jej hodnota vzrástla na približne 1/128! Hovoríme, že hodnota väzbovej konštanty "beží" s energiou a konštanty sú preto zvyčajne označované ako bežiace väzbové konštanty.

Bežiace väzbové konštanty.

Vedci sú presvedčení, že ak budú postupne zvyšovať energiu na stále vyššiu a vyššiu (dosahujúc stále lepšie rozlíšenie), budú pozorovať hodnoty väzbových konštánt smerujúce bližšie a bližšie k sebe. Veria, že pri energii približne, aká bola pri Veľkom tresku, by mali mať všetky väzbové konštanty rovnakú veľkosť. Jednotlivé nám známe interakcie sa postupne vydeľovali, ako sa vesmír rozpínal a chladol. Táto predstava sa nazýva zjednotenie interakcií.

Vyzerá to ako príliš vzdialená myšlienka, ale už existuje nejaký úspech na ceste za zjednotením. Na konci druhej polovice devätnásteho storočia Maxwell zjednotil zjavne odlišné javy elektriny a magnerizmu. Potom v sedemdesiatych rokoch minulého storočia vypracovali fyzici teoretickú štruktúru pre zjednotenie elektromagnetizmu a slabej interakcie.

Konečná teória bude popisovať jedinú prvotnú interakciu, z ktorej vznikol vesmír.
GUT - Teória veľkého zjednotenia (Grand Unification Theory),
TOE - Teória všetkého (Theory Of Everything).