”ახალი ფიზიკის” ძებნაში

 “ტექნიკური” თვალსაწიერიდან, სტანდარტული მოდელი შინაგანად, წინააღმდეგობრივი არ არის. ეს იმას ნიშნავს, რომ მის ჩარჩოებში, პრინციპში, ხოლო როგოც წესი პრაქტიკაზეც, ნებისმიერეი ფიზიკური მონაცემის გამოთვლაა შესაძლებელლი(ბუნებრივია, იმ მოვლენების, რომელთა აღსაწერადაც ის არის მოწოდებული), განუსაზღვრელობების გარეშე. მიუხედავად ამისა, ბევრი, თუმცა არა ყველა, თეორეტიკოსი თვლის, რომ სტანდარტულ მოდელში ყველაფერი კარგად ვერაა, მსუბუქად რომ ვთქვათ. ეს ყველაფერი პირველ რიგში მის ენერგეტიკულ მასშტაბებთანაა დაკავშირებული(ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი).
სტანდარტული მოდელის ენერგეტიკული მასშტაბი М_ს.მ. = 100 გევ. რიგისაა(აქ 1 გევ. მასშტაბის ძლიერ ურთიერთქმედებებზე არ არის ლაპარაკი). ეს, W^± და Z- ბოზონებისა და ჰიგსის მასათა მასშტაბია. ბევრია ეს თუ ცოტა? ექსპერიმენტული თვალსაწიერიდან  – არც თუ ისე ცოტა, ხოლო თეორიულიდან(კიდევ ჰიგსის ბოზონის შესახებ)…
ფიზიკაში ენერგიათა კიდევ ერთი მასშტაბი არსებობს. ის გრავიტაციასთან არის დაკავშირებული და პლანკურ მასას უტოლდება M_პ = 10¹⁹ გევ. დაბალი ენერგიებისას გრავიტაციული ურთიერთქმედება ნაწილაკებს შორის მიზერულია, თუმცა ენერგიის ზრდასთან ერთად იზრდება და M_პ რიგის ენერგიებისას გრავიტაცია ძლიერი ხდება. ენერგიათა ინტერვალი M_პ-ის მაღლა კვანტური გრავიტაციის ინტერვალია, რასაც არ უნდა წარმოადგენდეს იგი. ჩვენთვის მთავარია, რომ გრავიტაცია ყველაზე უფრო ფუნდამენტური ურთიერთქმედებაა და გრავიტაციული მასშტაბი M_პ – ენერგიათა ყველაზე ფუნდამენტური მასშტაბია. მაშინ რატომ არის სტანდარტული მოდელის მასშტაბი ასე შორს გრავიტაციულისგან(მოკლედ კვანტური მექანიკის შესახებ; მაიკელსონით პლანკზე…)?
აღნიშნულ პრობლემას კიდევ ერთი, უფრო ნატიფი ასპექტი გააჩნია. ის ფიზიკური ვაკუუმის(ვაკუუმი: ორიგინალური და ყალბი) თვისებებთან არის დაკავშირებული. კვანტურ თეორიაში ვაკუუმი ბუნების მთავარი მდგომარეობაა. მასში ვირტუალური ნაწილაკები გამუდმებით იბადებიან და ნადგურდებიან, სხვანაირად რომ ვთქვათ, წარმოიქმნებიან და ქრებიან ველების ფლუქტუაციები. ამ პროცესების უშუალო დამზერა ჩვენ არ შეგვიძლია, თუმცა ისინი დამზერად გავლენას ელემენტარულ ნაწილაკებზე, ატომებზე და ა.შ. ახდენენ. მაგალითად, ატომში მდებარე ელექტრონის ურთიერთქმედება ვირტუალურ ელექტრონებთან და ფოტონებთან ატომის სპექტრში დამზერად ცვლილებებს იწვევენ(კაზიმირის ეფექტი). სხვა მაგალითი – შესწორება ელექტრონის ან მიუონის მაგნიტურ მომენტში(ანომალური მაგნ. მომენტი) ასევე ვირტუალურ ნაწილაკებთან ურთიერთქმედებითაა განპირობებული. ეს და მსხგავსი ეფექტები გაზომილია და გამოთვლილი(მითითებულ შემთხვევებში ფანტასტიკური სიზუსტით!!!), ასე რომ შეგვიძლია დარწმუნებული ვიყოთ, რომ ფიზიკური ვაკუუმის მართებულ სურათს ვფლობთ(ატომი).
ამ სურათში ყველა პარამეტრები, თავიდანვე ჩადებული თეორიაში, შესწორებებს იღებენ, დაკავშირებულს ვირტუალურ ნაწილაკებთან ურთიერთქმედებაზე. მათ რადიაციულ შესწორებებს უწოდებენ. კვანტურ ელექტროდინამიკაში ეს შესწორებები მცირეა, ხოლო ენგლერ-ბრაუტ-ჰიგსის თეორიაში უზარმაზარი. ასეთია ელემენტარული სკალარული ველების განსაკუთრებულობა; სხვა ველებს ეს თვისება არ გააჩნიათ. აქ მთავარი ეფექტი იმაში მდგომარეობს, რომ რადიაციული შესწორებები სტანდარტული მოდელის ენერგეტიკული მასშტაბის გრავიტაციულამდე  ”მიწელვას” ცდილობენ. თუ სტანდარტული მოდელის ჩარჩოებში დავრჩებით, ერთად-ერთი გამოსავალია, შევარჩიოთ თეორიის საწყისი პარამეტრები ისე, რომ რადიაციულ შესწორებებთან ერთად М_ს.მ.-ის სწორ შედეგამდე მიგვიყვანოს. ამ დროს ირკვევა, რომ მორგება უნდა იყოს სიდიდე, ახლო თანაფარდობასთან М_ს.მ.²/M_პ.²= 10^-34! სწორედ ამაშია სტანდარტული მოდელის ენერგეტიკული მასშტაბის პრობლემის მეორე ასპექტი: ძნელად წარმოსადგენია, რომ ბუნებაში ეს მორგება ხდებოდეს.
ბევრი(თუმცა, არა ყველა) თეორეტიკოსი თვლის, რომ ეს პრობლემა ერთმნიშვნელოვნად სტანდარტული მოდელის ჩარჩოებიდან გამოსვლისკენ მიგვითითებს. მართლაც, თუ სტანდარტული მოდელი ვეღარ მუშაობს ან მნიშვნელოვნად ფართოვდება ”ახალი ფიზიკის” – М_ა.ფ, ენერგეტიკულ მასშტაბზე, მაშინ არგუმენტი რადიაციული შესწორებების შესახებ მოდიფიცირდება. მორგების საჭირო სიზუსტე ამ შემთხვევაში, უხეშად რომ ვთქვათ, М_ს.მ.²/M_ა.ფ.²  შეადგენს, სინამდვილეში კი რამდენიმე რიგით სუსტია. თუ ჩავთვლით, რომ ბუნებაში პარამეტრების ნატიფი მორგება არ არსებობს, მაშინ აქედან გამომდინარეობს, რომ ”ახალი ფიზიკის” მასშტაბი 1-2 ტევ. ენერგიების საზღვარში უნდა იყოს, ანუ ზუსტად იქ, რომელიც დიდი ადრონული კოლაიდერისთვისაა ხელმისაწვდომი!
როგორი შეიძლება იყოს ”ახალი ფიზიკა”? თეორეტიკოსებს ერთიანი აზრი არ გააჩნიათ. ერთი ვარიანტია – სკალარული ველების შედგენილობითი ბუნება, რაც სიმეტრიის სპონტანურ დარღვევებს უზრუნველყოფს. მეორე, ასევე პოპულარული(ჯერჯერობით) შესაძლებლობა – სუპერსიმეტრია. სუპერსიმეტრია ახალი ნაწილაკების დიდ რაოდენობას წინასწარმეტყველებს ასი გიგაელექტრონვოლტიდან რამდენიმე ტერაელექტრონვოლტის ფარგლებში. საკმაოდ ეკზოტიკური ვარიანტებიც განიხილება, დამატებითი განზომილებების(1) ტიპის. ყველა ძალისხმევის მიუხედავად, ”ახალი ფიზიკის” არანაირი ექსპერიმენტული ნიშნები არ არის მიღებული. ეს, ზოგადად, უკვე განგაშის გრძნობას აჩენს: სწორედ აღვიქვამთ კი ყველაფერს? სრულიად შესაძლებელია, რომ ჩვენ ენერგიითა და მონაცემთა რაოდენობით ”ახალ ფიზიკამდე” ჯერ ვერ მივაღწიეთ, სწორედ ამასთან იქნება დაკავშირებული რევოლუციური აღმოჩენები. ყველა იმედი ისევ ისე დიდ ადრონულ კოლაიდრზეა, რომელიც ნახევარ წელიწადში მაქსიმალურ ენერგიაზე დაიწყებს მუშაობას(14 ტევ), მონაცემთა სწრაფი დაგროვებით. ასე რომ თვალყური ადევნეთ სიახლეებს!