Vad är en storslagen enhetlig teori?
Grand Unified Theory (GUT) är sökandet efter en kortfattad, enkel teori i fysiken från och med 2011 som skulle beskriva samspelet mellan de fyra grundläggande krafterna i naturen - elektromagnetism, de svaga och starka kärnkrafterna och tyngdkraften. Eftersom någon storslagen enhetlig teori försöker föra samman aktuell förståelse för fysiska krafter, benämns den ofta forskning inom klassiska enhetliga fältteorier. Många olika enhetliga fältteorier finns för att förklara materiens och energins beteende, men ändå ses strängteorin som det bästa utsikterna från och med 2011 för att ha en chans att binda effekterna av tyngdkraft till de andra tre grundläggande krafterna.
Partikelfysik använder för närvarande en teori som kallas Standardmodellen för att beskriva samverkan mellan fysiska krafter i naturen. Standardmodellens nuvarande form från 2011 fastställdes på 1970-talet och står för samverkan mellan tre av de fyra grundläggande krafterna - elektromagnetism och de svaga och starka kärnkrafterna. När standardmodellen utvecklats, avslöjades det att elektromagnetism och den svaga kärnkraften verkligen var aspekter av samma kraft vid höga energinivåer. Detta byggde på tidigare upptäckter i slutet av 1800-talet av den brittiska fysikern James Maxwell, som förenade kraften i magnetism och elektricitet som två aspekter av samma kraft - elektromagnetism. Grand Unified Theory kan därför anses vara ett försök att förena standardmodellen med effekterna av tyngdkraften.
Eftersom utvecklingen av en enkel storslagen enhetlig teori kanske inte står för alla interaktioner mellan materie och energi i rymden, kallas ofta den sista teorin som förenar alla krafter som Theory of Everything (TOE). Tre huvudarenor för studier i fysik måste förenas till en för att producera en livskraftig teori om allt, och dessa inkluderar standardmodellen, allmän relativitet och kvantmekanik. Ett viktigt förslag för detta involverar forskning om strängteori, som beskriver ett grundläggande tillstånd av materia där allt i det fysiska universum i slutändan består av vibrerande energislingor, var och en på en Planck-längd eller 10 till 33 centimeter. Dessa strängar är teoretiserade för att vara den direkta orsaken till effekterna av alla fyra grundläggande krafter i naturen, existensen av materie och energi, och både rymd och tid också. En av svagheterna i strängteorin är emellertid att den är extremt komplex och kräver interaktioner i tio dimensioner av rymden, medan en ultimat storförenad teori föreställs vara en enkel ekvation som inte längre är ungefär 1 tum (2,5 centimeter) i längd om det skrivs ut vid den vanliga handstilstorleken.
Den kanske största utmaningen att komma fram till en elegant form av en storslagen enhetlig teori från och med 2011 är dock att arbeta den fysiska kosmologin med tyngdkraften i ekvationerna. Tyngdkraften är det minst förstått av alla fysiska krafter, och kanske inte alls en kraft. En del forskning tyder på att tyngdkraften helt enkelt är en effekt av vridning av rymden efter materia som Einsteins upptäckter antyder, eftersom ett ursprung för tyngdkraften aldrig har hittats. Alla andra krafter i naturen har grundläggande partiklar bundna till dem, så fysiken har antagit att en gravitonpartikel skulle existera för att förklara gravitationen. Tills bevis har erhållits för att förklara hur tyngdkraften fungerar på både en makroskopisk och mikroskopisk nivå, kommer en Grand Unified Theory som förenar alla fysiska krafter i naturen att förbli svårfångad.