Co to jest unifikacja wielkich sił w kosmologii?
Unifikacja wielkich sił (ang. Grand Unification Theory, GUT) to hipotetyczna teoria fizyczna dążąca do połączenia trzech z czterech sił fundamentalnych – elektromagnetycznej, słabej jądrowej i silnej jądrowej – w jedną spójną strukturę matematyczną przy energiach rzędu 10^15-10^16 GeV (skala GUT). Jest pośrednim krokiem między Modelem Standardowym a Teorią Wszystkiego (TOE) obejmującą i grawitację.
Podstawa GUT: w Modelu Standardowym trzy siły unifikują się przy rosnących energiach – ich stałe sprzężenia zbiegają się w pobliżu skali GUT. Pierwsze modele GUT (Georgi-Glashow, 1974) przewidziały rozpad protonów z czasem życia ~10^31 lat – poszukiwany w dużych zbiornikach wody (Kamiokande, Super-Kamiokande w Japonii) i Sudbury Neutrino Observatory (SNO). Dotychczas nie zaobserwowano rozpadu protonów; wyniki SuperK stawiają dolną granicę okresu półrozpadu protonu powyżej 10^34 lat dla kanałów p -> e+ + pi0. Konsekwencje kosmologiczne GUT: bariogeneza (nadwyżka materii nad antymaterią we wczesnym Wszechświecie), monopole magnetyczne (ciężkie cząstki defektów topologicznych przewidziane przez wiele modeli GUT, poszukiwane lecz nie odkryte), inflacja kosmologiczna (wiele modeli inflacji bazuje na polach GUT). Inflacja zakończyła się 'fazowym przejściem GUT’ ok. 10^-35 sekundy po Wielkim Wybuchu.
GUT są aktywnym obszarem fizyki teoretycznej pomimo braku bezpośrednich eksperymentalnych dowodów – modele SUSY-GUT (z supersymetrią) i SO(10)-GUT są badane pod kątem zgodności z LHC i detekcją neutrin. Brak rozpadów protonów w Super-Kamiokande wyklucza najprostsze modele SU(5) i nakłada silne wiązania na przestrzeń parametrów GUT.