Проблема калібрувальної ієрархії

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.