Τα Δέκα Άρθρα Φυσικής με τις Περισσότερες Αναφορές

10. Ενότητα όλων των δυνάμεων μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων
("Unity of all elementary particle forces")
H. Georgi, S. L. Glashow, Phys. Rev. Lett. 32, 438 (1974)
Αριθμός αναφορών: 1946

Το τελευταίο άρθρο στον κατάλογο των δέκα πρώτων, περισσότερο αναφερόμενων δημοσιεύσεων του Physical Review Letters είναι η μνημειώδης εργασία που υποκίνησε την επισταμένη έρευνα στις Μεγάλες Ενοποιημένες Θεωρίες (GUT). «Αυτό το άρθρο είχε πλάκα», απάντησε γελώντας ο Howard Georgi όταν ρωτήθηκε σχετικά.με αυτό. «Ήταν πολύ νωρίς, αρκετά προτού κατανοήσουμε πραγματικά όλα τα επί μέρους συστατικά. Είχε πλάκα που βρήκαμε αυτόν τον τρόπο για να τα συνδυάσουμε».

Η πρόοδος στη σωματιδιακή φυσική ήταν σχετικά αργή κατά το μεγαλύτερο μέρος της δεκαετίας του 1960, αλλά ο Georgi γνώριζε πως βρισκόταν στο σωστό μέρος την κατάλληλη στιγμή όταν αποδέχθηκε μια μετα-διδακτορική υποτροφία στο Χάρβαρντ το 1971. Ο Gerard 't Hooft είχε μόλις δημοσιεύσει την απόδειξη της δυνατότητας επανακανονικοποίησης θεωριών όπως το μοντέλο βαθμίδας του Steven Weinberg για την ενοποίηση των ασθενών και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων. Μια ανασκόπηση των επιχειρημάτων του 't Hooft από τον Ben Lee στα τέλη του 1971 παρότρυνε μια πλειάδα θεωρητικών φυσικών του Χάρβαρντ να εργαστούν σε διάφορες πτυχές της θεωρίας βαθμίδας και σύντομα ο Georgi συνεργάστηκε με τον Sheldon Glashow στη μελέτη επανακανονικοποιήσιμων μοντέλων βαθμίδας.

Μέχρι τα τέλη του 1973 οι Georgi και Glashow επιχειρούσαν από κοινού να ενοποιήσουν τις ομάδες SU(2) και U(1), αλλά οι προσπάθειές τους στέφθηκαν από περιορισμένη επιτυχία. Τελικά, το αποφασιστικό βήμα έγινε τον Ιανουάριο του 1974 και όπως εξηγεί ο Georgi, ήταν ουσιαστικά το αποτέλεσμα μιας πράξης απόγνωσης: της απόπειρας ενσωμάτωσης των ισχυρών δυνάμεων στα μοντέλα βαθμίδας που διέθεταν. «Ο Shelly κι εγώ συνειδητοποιήσαμε πως δεν ήταν πραγματικά απαραίτητο οι ισχυρές αλληλεπιδράσεις να είναι ισχυρές και ότι μπορούσαμε να φανταστούμε την ενοποίησή τους με τις ασθενείς και τις ηλεκτρομαγνητικές». Σε διάστημα μίας μόνο ημέρας, αυτή η συνειδητοποίηση οδήγησε τον Georgi στην ομάδα SU(5). «Συνέβη σε δύο στάδια», λέει ο Georgi, «ουσιαστικά βρήκα το μοντέλο SO(10) πριν από το SU(5) με διαφορά περίπου μίας ώρας, επειδή ήταν ευκολότερο να καταλάβω τι έπρεπε να κοιτάξω. Όταν κατάφερα να καταλήξω στο SU(5), τότε μόνο συνειδητοποίησα πόσο προφανές ήταν».

«Είχα πάει στο σπίτι και, μετά το δείπνο, το ολοκλήρωσα σε λίγες ώρες», θυμάται ο Georgi. Το μοντέλο SU(5) που ανακάλυψε ήταν εκπληκτικά απλό και συνδύαζε με έναν οικονομικό τρόπο τα λεπτόνια και τα κουάρκ σε μία ομάδα. Όμως η νέα θεωρία του Georgi είχε, φαινομενικά, ένα αναπόφευκτο μειονέκτημα: προέβλεπε τη διάσπαση του πρωτονίου σε ένα ποζιτρόνιο και ένα ουδέτερο πιόνιο.

«Τελικά έπεσα για ύπνο μόλις ανακάλυψα ότι το πρωτόνιο διασπώνταν», λέει ο Georgi, «διαπίστωση που μάλλον μου προκάλεσε κατάθλιψη». Σε τελική ανάλυση, σύμφωνα με όσα γνώριζε, το πρωτόνιο ήταν σταθερό. «Την επόμενη μέρα, όταν περιέγραψα το συμπέρασμά μου στον Shelly, ενθουσιάστηκε. Βεβαίως, είχε δίκιο επειδή επρόκειτο για την ενδιαφέρουσα πειραματική επίπτωση όλων αυτών των πραγμάτων. Ύστερα καθίσαμε και επεξεργαστήκαμε με περισσότερη λεπτομέρεια τους φραγμούς εκείνης της εποχής για τη διάσπαση του πρωτονίου και στη συνέχεια γράψαμε το άρθρο».

Στις δεκαετίες που παρήλθαν μετά από τη δημοσίευση της επαναστατικής εργασίας των Georgi και Glashow, τα καθορισμένα, με πειραματικό τρόπο, κάτω όρια για το χρόνο ζωής του πρωτονίου εξάλειψαν μια πλειάδα μοντέλων GUT, συμπεριλαμβανομένου του μοντέλου SU(5). Όμως η εργασία του 1974 αναφέρεται συχνά ως το υποδειγματικό μοντέλο μεγάλης ενοποίησης, ιδιαίτερα στις εισαγωγικές ενότητες σύγχρονων δημοσιεύσεων σε θέματα που άπτονται των Μεγάλων Ενοποιημένων Θεωριών.

Ο Georgi βρίσκεται ακόμη στο Χάρβαρντ και σήμερα κατέχει την έδρα Mallinckrodt στο Τμήμα Φυσικής. Ο Sheldon Glashow μοιράστηκε το βραβείο Νομπέλ με τους Abdus Salam και Steven Weinberg για τις προσπάθειές τους που οδήγησαν στην ηλεκτρασθενή ενοποίηση. Σήμερα κατέχει την έδρα Metcalf Μαθηματικών και Θετικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης.

Αν και σήμερα ο Georgi σπάνια ασχολείται με προβλήματα GUT, θεωρεί ότι τα μαθηματικά εργαλεία, που χρησιμοποίησε κατά τη διάρκεια εκείνων των χρυσών ημερών των θεωριών μεγάλης ενοποίησης στη δεκαετία του '70, είναι βολικά για τη σημερινή εργασία του σε θεωρίες βαθμίδας και έχει συγγράψει ένα βιβλίο σχετικό με άλγεβρες Lie για μεταπτυχιακούς φοιτητές, στο οποίο παρουσιάζει αυτές τις ισχυρές τεχνικές σε μια νέα γενιά θεωρητικών φυσικών.

Ο Georgi πιστεύει ότι δεν έχει ειπωθεί ακόμη η τελευταία λέξη στα ζητήματα της μεγάλης ενοποίησης. «Εξαρτάται από την ημέρα», απαντά στην ερώτηση αν πιστεύει ότι θα ανακαλύψουμε ποτέ τη σωστή θεωρία μεγάλης ενοποίησης. «Ποιος ξέρει; Θα ήταν ωραίο να δούμε τη διάσπαση του πρωτονίου, αν συμβαίνει πράγματι. Το πρόβλημα είναι ότι δεν διαθέτουμε πολλές πειραματικές ενδείξεις γι' αυτό. Προς το παρόν είναι λίγο ανεδαφικό. Όμως ο τρόπος με τον οποίο ταιριάζουν αυτά τα πράγματα είναι απίστευτα θαυμαστός. Για μένα, αυτό ήταν ανέκαθεν κάτι εκπληκτικό».

---

ΠΗΓΗ: APS News, Νοέμβριος 2002
Απόδοση στα Ελληνικά: Θεοφάνης Γραμμένος

---

...πίσω στον κατάλογο των άρθρων