Teori Kesatuan Gedang, SU(5)

Teori Kesatuan Gedang (atau diInggeriskan, Grand Unified Theories (GUTs), seterusnya kita akan gunakan singkatan TKG) adalah merupakan model dalam fizik zarah pada skala tenaga tinggi, yang menggabungkan ketiga-tiga model interaksi iaitu Kuat (teori yang menjelaskan interaksi ini, dinamai Kuantum Kromodinamik, kumpula Lie ringkas yang memuasi kelakuan interaksi kuat ialah, SU(3)_c, c adalah nombor kuantum color/warna), interaksi lemah (Teori Lemah, SU(2)_L, L ialah nombor kuantum lepton) dan Elektromagnet (EM, U(1)_Y, Y adalah nombor kuantum hypercaj)

Bersatu

TKG mempunyai beberapa model yang dicadangkan antaranya; SU(5), SO(10), SU(5)xU(1), SO(10)xU(1) dan Model Pati-Salam, tapi penulis hanya berminat dengan SU(5) dan idea ini diusulkan oleh Georgi-Howard yang mana SU(5) adalah kumpulan tolok mudah bagi SU(3)xSU(2)xU(1), iaitu kumpulan tolok Model Lazim. Di dalam SU(5), multipletnya terangkum kesemuanya daripada irreducible zarah dari SU(3), SU(2) dan U(1). Manakala Teori Segala-gala (Theory of Everything, TOE) adalah gabungang Teori Kesatuan Gedang dengan teori graviti, tapi kelakuan graviti agak sukar untuk dinormal semulakan (renormalization).

Implikasi daripada pembinaan SU(5) tercetusnya natijah fizik yang agak kekok untuk kita iyakan (bermaksud tak ditemui secara ujikaji sehingga kini, meskipun pembinaan teori ini diterokai secara besar-besar daripada tahun 1970an lagi), iaitu: 1) Wujudnya kejadian pereputan proton, 2)Zarah baru (tolok pengantara) yang menukar kuark kepada lepton dan sebaliknya) 3)Magnetik Ekakutub.

Bingkisan Ringkas Pereputan Proton
Model Lazim meramalkan bahawa perasa lepton boleh bertukar ( e --> v (neutrino), manakala e pula adalah simbol bagi kumpulan zarah elektron, muon, tau), begitu juga kuark (u --> d atau sebaliknya, d adalah kumpulan jenis-down, u adalah kuark jenis-up). Tetapi tidak bagi fenomena kuark kepada lepton dan sebaliknya, namun bedanya ialah SU(5) meramalkan kewujudan fenomena tersebut dengan cara menukar kuark kepada lepton dan lepton kepada kuark. Hal ini memberikan implikasi bahawa proton boleh mengalami proses pereputan, iaitu baryon uud (baryon kuark up-up-down, iaitu proton) mereput kepada kumpulan neutrino dan  elektron. Nah, ini mencabul tabii kestabilan proton!

Siapakah yang bersalah?

Matriks penjana yang terkandung didala kumpulan tolok Model Lazim ada 12 melalui rumusan bilangan penjana dilihat, bilangan penjana, n=N^2-1,N pula adalah pangkat di dalam jenis teori kumpulan Unitari Khas (special unitary, SU(N)). Oleh SU(3), mempunyai 8 penjana, SU(2) pula mempunyai 3 dan U(1) pula mempunyai 1 penjana, jumlah 12 penjana. Manakala dalam SU(5), mempunyai 24 matriks penjana, iaitu 5^2-1=24. Jika dilihat dalam penjana SU(5) ia terkandung penjana-penjana dari Model lazim iaitu 12, selebihnya 12 adalah penjana yang baru terubahsuai dan penjana-penjana tersebutlah yang berperanan untuk menukar lepton kepada kuark dan sebaliknya, iaitu zarah X dan Y.

Zarah X dan Y adalah zarah usulan pengantara dan berjisim sangat berat. [Rintihan penulis: Untuk mendapati zarah Higgs, kita terpaksa menghabiskan  trilion dollar, inikan pula untuk mendapati zarah X dan Y]

Kegagalan untuk Menegur Zarah X dan Y

Sehingga kini, isyarat belum lagi ditemui (secara ujikaji) dan 'enggak' mungkin proton boleh mereput (secara teori), kita juga sukar untuk mencerap jisim fermion (SU(5)) dan percampuran sudut (lihat sudut Weinberg). Berbanding Model Lazim, TKG perlu memperkenalkan banyak ungkapan interaksi tambahan dan pertambahan matra.

-Wallahu a'lam-