Проблема калібрувальної ієрархії

За межами Стандартної моделі
Теоретичне моделювання даних на великому адронному колайдері: сигнатура бозона Хіггса при зіткненні протонів, що розпадаються на струмені адронів і електронів
Стандартна модель
Докази Проблема калібрувальної ієрархії Темна матерія Проблема космологічної сталої Порушення CP-інваріантності Осциляції нейтрино
Теорії Техніколор Теорія Калуци — Клейна Теорії великого об'єднання Теорія всього Теорія струн Причинні системи ферміонів Надплинна вакуумна теорія П'ята сила
Суперсиметрія Мінімальна суперсиметрична стандартна модель Теорія суперструн Супергравітація
Квантова гравітація Теорія струн Петльова квантова гравітація Причинна динамічна триангуляція Причинні системи ферміонів Причинні множини Канонічна квантова гравітація Надплинна вакуумна теорія
Експерименти ANNIE Національна лабораторія Гран Сассо INO Великий адронний колайдер SNO Super-K Теватрон NOνA

Проблема калібрувальної ієрархії — одна з проблем сучасної фізики елементарних частинок, що полягає в тому, що характерні енергетичні масштаби різних фундаментальних взаємодій, а також деякі передбачувані масштаби явищ, що виходять за рамки Стандартної моделі, різняться на багато порядків. Актуальними, зокрема, є питання природи такої ієрархії, причин її стійкості та наявності великої «пустелі» між різними групами масштабів.

Опис проблеми

Для кожної з відомих фундаментальних взаємодій існує певний характерний енергетичний масштаб. Наприклад, для сильної взаємодії цей масштаб дорівнює $\Lambda _{QCD}$ ~200 МеВ. Зокрема, саме цей масштаб визначає маси найлегших адронів. Електромагнітна та слабка взаємодії, об'єднані в єдину електрослабку взаємодію, мають характерний енергетичний масштаб, рівний так званому вакуумному середньому хіггсівського бозона $v$ ≈246 ГеВ. На тлі цих масштабів контрастує характерний енергетичний масштаб гравітаційної взаємодії, який визначається величиною планківської енергії $M_{Pl}$ ~10¹⁹ ГеВ.

У теоретичних моделях можливих розширень Стандартної моделі є й інші взаємодії та пов'язані з ними масштаби. Так, сильна та електрослабка взаємодії повинні об'єднуватися в електросильну (так зване Велике об'єднання) при енергіях порядку $M_{GUT}$ ~10¹⁶ ГеВ. Крім цього, в деяких теоріях, що пояснюють наявність скінченної маси нейтрино, фігурує масштаб $M_{\nu }$ ~10¹⁴ ГеВ. Таку ж величину має масштаб $M_{PQ}$, пов'язаний з CP-інваріантністю в сильних взаємодіях.

Проблема калібрувальної ієрархії полягає в поясненні значної невідповідності, що спостерігається між цими масштабами:

$\Lambda _{QCD},~v\ll M_{Pl},~M_{GUT},~M_{\nu },~M_{PQ}$

Зокрема, виділяють проблему походження ієрархії, проблему її стійкості та проблему наявності великого діапазону енергій («пустелі»), які не відповідають жодним взаємодіям.

Див. також

• Проблема ієрархії ферміонних мас

Література

• С. В. Троицкий. Нерешённые проблемы физики элементарных частиц // Успехи физических наук. — 2012. — Т. 182. — С. 77—103.