Cos'è una teoria unificata?

La Grand Unified Theory (GUT) è la ricerca di una teoria concisa e semplice in fisica a partire dal 2011 che descriverebbe l'interazione tra le quattro forze fondamentali della natura: elettromagnetismo, le forze nucleari deboli e forti e la gravità. Poiché ogni grande teoria unificata tenta di riunire l'attuale comprensione delle forze fisiche, viene spesso definita ricerca nelle teorie sul campo unificate classiche. Esistono molte diverse teorie sul campo unificate per spiegare il comportamento della materia e dell'energia, ma la teoria delle stringhe è vista come la migliore prospettiva dal 2011 per avere la possibilità di legare gli effetti della gravità alle altre tre forze fondamentali.

La fisica delle particelle attualmente utilizza una teoria nota come modello standard per descrivere l'interazione delle forze fisiche in natura. L'attuale forma del modello standard a partire dal 2011 è stata istituita negli anni '70 e spiega l'interazione di tre delle quattro forze fondamentali: l'elettromagnetismo e la NU debole e forteforze chiare. Come si è sviluppato il modello standard, è stato rivelato che l'elettromagnetismo e la debole forza nucleare erano davvero aspetti della stessa forza ad alti livelli di energia. Questo si basava su precedenti scoperte alla fine del 19 il secolo dal fisico britannico James Maxwell, unendo le forze del magnetismo e dell'elettricità come due aspetti della stessa forza: l'elettromagnetismo. La grande teoria unificata, quindi, può essere considerata un tentativo di unire il modello standard con gli effetti della gravità.

Poiché lo sviluppo di una semplice teoria unificata potrebbe non spiegare tutte le interazioni della materia e dell'energia nello spazio, spesso la teoria finale che unifica tutte le forze è definita teoria di tutto (punta). Tre principali arene di studio in fisica dovrebbero essere unite in una per produrre una teoria praticabile di tutto, e queste includono il modello standard, GRelatività energetica e meccanica quantistica. Una proposta chiave per ciò comporta la ricerca sulla teoria delle stringhe, che descrive uno stato fondamentale della materia in cui tutto nell'universo fisico è in definitiva composto da anelli vibranti di energia, ciascuno delle dimensioni di una lunghezza di Planck o centimetri 10 -33 . Queste stringhe sono teorizzate per essere la causa diretta degli effetti di tutte e quattro le forze fondamentali in natura, l'esistenza di materia ed energia e anche spazio e tempo. Uno dei punti deboli della teoria delle stringhe, tuttavia, è che è estremamente complesso e richiede interazioni in dieci dimensioni dello spazio, mentre una grande teoria unificata unificata è immaginata come una semplice equazione non più lunga di circa 1 pollice (2,5 centimetri) di lunghezza

Forse la più grande sfida per elaborare un'elegante forma di una grande teoria unificata a partire dal 2011, tuttavia, è quella di lavorare alla cosmologia fisica della gravità nell'equazioni. La gravità è la meno compresa di tutte le forze fisiche e potrebbe non essere affatto una forza. Alcune ricerche suggeriscono che la gravità è semplicemente un effetto della deformazione dello spazio per materia come suggeriscono le scoperte di Einstein, perché un'origine per la fonte di gravità non è mai stata trovata. Tutte le altre forze in natura hanno particelle fondamentali legate ad esse, quindi la fisica ha ipotizzato che una particella di graviton esistesse per spiegare la gravità. Fino a quando non si ottengono prove per spiegare come funziona la gravità sia a livello macroscopico che microscopico, una grande teoria unificata che unisce tutte le forze fisiche in natura rimarrà sfuggente.