Cientistas do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Alemanha) e da Universidade de Varsóvia (Polônia) expandiram o Modelo Padrão de Física de Partículas para incluir a gravidade. A nova construção teórica, que pode acabar sendo a Teoria de Tudo final, prevê a existência de partículas com propriedades incomuns. O anúncio foi feito em um comunicado à imprensa no Phys.org.
As propriedades das partículas elementares conhecidas são descritas pelo Modelo Padrão, que é confirmado experimentalmente, mas não pode explicar uma série de fenômenos físicos (por exemplo, a origem da massa, oscilações de neutrinos e a origem da massa escura). Além disso, o modelo padrão descreve interações eletromagnéticas, fracas e fortes, mas não inclui a gravidade. Em outras palavras, é inconsistente com a relatividade geral ao considerar fenômenos como o Big Bang ou a existência de um horizonte de eventos de buraco negro.
Para resolver esse problema, os cientistas propuseram vários princípios hipotéticos relacionados à chamada Nova Física. De acordo com uma delas - supersimetria - cada partícula elementar conhecida corresponde a um superparceiro com massa mais pesada. Assim, férmions hipotéticos correspondem a bósons conhecidos e bósons a férmions conhecidos. Quando os princípios da relatividade geral e da supersimetria são combinados, algumas das contradições que surgem ao tentar incorporar a gravidade na mecânica quântica desaparecem. Essa teoria física é chamada de supergravidade. De acordo com alguns cientistas, a supergravidade é a Teoria de Tudo, que descreve todas as interações fundamentais conhecidas.
No entanto, ao tentar combinar a supergravidade com o Modelo Padrão, surgiu um problema. Os valores previstos da carga das partículas elementares mudaram 1/6 em comparação com os valores observados (a teoria previa que o elétron deveria ter uma carga não -1, mas - 5/6). Para resolver este problema, os cientistas modificaram o grupo de simetria U (1), graças ao qual a interação eletromagnética pode ser escrita em supersimetria. Isso possibilitou a obtenção de simetrias para o U eletromagnético (1) e a interação forte SU (3), conhecidas do Modelo Padrão. Mas essa modificação não levou em consideração a simetria SU (2) para a interação fraca.
Em um novo trabalho, os cientistas mostraram que a interação fraca pode ser escrita na teoria por meio do grupo de simetria infinita E10. O uso desta ferramenta matemática em vez da simetria SU (2) prevê com precisão o número de férmions no modelo padrão e as cargas elétricas das partículas, disseram os pesquisadores. Ela explica por que a busca por partículas da Nova Física no Grande Colisor de Hádrons não teve sucesso. Além disso, prevê a existência de partículas com propriedades totalmente novas, algumas das quais podem ser detectadas com equipamentos modernos.
