महान एकीकरण के भौतिक सिद्धांत का एक संक्षिप्त इतिहास

लॉरेंस क्रैस एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, ब्रह्मांड विज्ञानी, ऑरिजिंस परियोजना के निदेशक, एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी में स्कूल ऑफ अर्थ एंड स्पेस रिसर्च के संस्थापक हैं। वह सबसे ज्यादा बिकने वाली किताबों के लेखक हैं जैसे द यूनिवर्स फ्रॉम नथिंग और द फिजिक्स ऑफ स्टार ट्रेक। उनकी भविष्य की पुस्तक के एक अंश का अनुवाद, "द ग्रेटेस्ट स्टोरी टेल सो सो: व्हाई आर वी हियर?" [द ग्रेटेस्ट स्टोरी एवर टेल - सो फार: व्हाई आर वी हियर?]।



2012 में हिग्स कण की खोज से पहले, कण भौतिकी विशेषज्ञों ने दो प्रकार के बुरे सपने देखे। पहला यह है कि लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (एलएचसी) में उन्हें कुछ भी नहीं मिलेगा। इस मामले में, यह ब्रह्मांड की मूल संरचना की जांच करने के लिए बनाया गया अंतिम प्रमुख त्वरक होगा। दूसरा यह है कि वे 1964 में सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी पीटर हिग्स द्वारा एलएचसी पर पूर्वानुमानित हिग्स कण पाएंगे ... और कुछ नहीं।

वास्तविकता के एक स्तर की प्रत्येक खोज हमें निम्न स्तर दिखाती है। इसलिए, विज्ञान में प्रत्येक महत्वपूर्ण खोज आम तौर पर हमें उत्तरों की तुलना में अधिक प्रश्नों के साथ छोड़ देती है। लेकिन फिर यह आम तौर पर हमें आगे के रास्ते का कम से कम आरेख देता है, जिससे हमें नए सवालों के जवाब तलाशने में मदद मिलती है। हिग्स कण की सफल खोज और हिग्स फील्ड (क्वांटम दुनिया में, हर कण, जैसे कि हिग्स कण, एक क्षेत्र से जुड़ा हुआ है) की एक अदृश्य पृष्ठभूमि के अंतरिक्ष में मौजूद होने की पुष्टि 20 वीं सदी की साहसिक वैज्ञानिक खोजों की एक वजनदार पुष्टि हो गई है।



लेकिन शेल्डन ली ग्लासो के शब्दों ने अपनी प्रासंगिकता नहीं खोई है: हिग्स कण एक सीवर के समान है। वह उन सभी अनछुए विवरणों को छिपा देती है जिनके बारे में हम बात नहीं करना चाहते हैं। हिग्स फील्ड सबसे प्राथमिक कणों के साथ बातचीत करता है जब वे अंतरिक्ष में जाते हैं, और एक प्रतिरोध बल बनाते हैं जो उनके आंदोलन को धीमा कर देता है और उन्हें द्रव्यमान का रूप देता है। इसलिए, हमारे द्वारा मापा गया प्राथमिक कणों का द्रव्यमान और हमारी परिचित दुनिया को संभव बनाना एक तरह का भ्रम है, जो हमारी धारणा का एक दुर्घटना है।

यह विचार सुरुचिपूर्ण लग सकता है, लेकिन वास्तव में यह मानक मॉडल ऑफ फिजिक्स के लिए एक विशेष अतिरिक्त है - चार ज्ञात बलों में से तीन को समझाता है, और वे कैसे मामले के साथ बातचीत करते हैं। यह हमारी दुनिया के सटीक विवरण के लिए आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सिद्धांत में जोड़ा गया था। लेकिन सिद्धांत को इसकी आवश्यकता नहीं है। ब्रह्मांड द्रव्यमान रहित कणों और लंबी दूरी की कमजोर बातचीत (चार में से एक बातचीत - बाकी मजबूत, विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण बल) के साथ आसानी से मौजूद हो सकता है। यह सिर्फ हम और हमारे सवाल नहीं होंगे। इसके अलावा, हिग्स मॉडल की सटीक भौतिकी केवल मानक मॉडल के अंदर परिभाषित नहीं है। कण 20 गुना भारी या 100 गुना हल्का हो सकता है।

तो यह क्यों मौजूद है? और उसके पास ऐसा द्रव्यमान क्यों है? (ध्यान में रखते हुए कि जब कोई वैज्ञानिक प्रश्न पूछता है "क्यों?", उसका वास्तव में अर्थ है "कैसे?") यदि कोई हिग्स कण नहीं होता, तो ऐसी कोई दुनिया नहीं होगी जैसा कि हम देखते हैं - लेकिन यह स्पष्ट रूप से नहीं कहा जा सकता है एक स्पष्टीकरण। या यह संभव है? हिग्स भौतिकी के आधार को समझने का मतलब है कि हम खुद कैसे दिखाई देते हैं। जब हम पूछते हैं, "हम यहाँ क्यों हैं?", तो हम पूछते हैं: "हिग्स यहाँ क्यों है?" और मानक मॉडल इस प्रश्न का उत्तर नहीं दे सकता है।

कुछ संकेत हैं जो सिद्धांत और प्रयोग के संयोजन से आते हैं। 1974 में स्टैंडर्ड मॉडल की स्पष्ट संरचना स्थापित करने के कुछ समय बाद, और अगले दशक में इसके विवरणों की प्रयोगात्मक पुष्टि से बहुत पहले, हार्वर्ड भौतिकविदों के दो अलग-अलग समूहों, जिसमें शेल्डन ली ग्लासो और स्टीफन वेनबर्ग दोनों ने काम किया, ने कुछ दिलचस्प देखा। ग्लैशो, हॉवर्ड जॉर्जी के साथ मिलकर उन्होंने वही किया जो उन्हें सबसे अच्छा पता था: मौजूदा कणों और इंटरैक्शन में पैटर्न की तलाश में, और गणितीय संभावनाओं के सिद्धांत का उपयोग करके नई संभावनाएं।

स्टैंडर्ड मॉडल में, कमजोर और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन को उच्च ऊर्जा में एक ही बल में जोड़ा जाता है, जिसे भौतिक विज्ञानी इलेक्ट्रकेक कहते हैं। " इसका मतलब है कि एक ही गणित कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बातचीत को नियंत्रित करता है, वे दोनों एक ही समरूपता का पालन करते हैं, और ये दोनों बल एक ही एकीकृत सिद्धांत के विभिन्न प्रतिबिंब हैं। लेकिन समरूपता हिग्स क्षेत्र द्वारा "सहज रूप से टूटी हुई" कणों के साथ बातचीत कर रही है जो कमजोर बातचीत को स्थानांतरित करते हैं, लेकिन उन कणों के साथ नहीं जो विद्युत चुम्बकीय ले जाते हैं। प्रकृति की यह संपत्ति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि ये दोनों इंटरैक्शन हमारे माप के लिए उपलब्ध तराजू पर अलग और अलग दिखते हैं - जबकि कम दूरी पर कमजोर बातचीत और लंबी दूरी पर विद्युत चुम्बकीय बातचीत।

जॉर्जेस और ग्लासो ने इस विचार का विस्तार करने और उनके साथ मजबूत बातचीत को जोड़ने की कोशिश की, और पाया कि गुरुत्वाकर्षण के बिना सभी ज्ञात कण और तीन इंटरैक्शन स्वाभाविक रूप से एक मौलिक सममित संरचना में फिट होते हैं। उन्होंने तर्क दिया कि यह समरूपता कुछ अल्ट्रा-हाई एनर्जी स्केल (और थोड़ी दूरी पर) पर अनायास टूट सकती है, जो आधुनिक प्रयोगों की क्षमताओं से परे है, और दो अलग-अलग समरूपताओं को जन्म देती है - मजबूत और इलेक्ट्रोकेक इंटरैक्शन। नतीजतन, कम ऊर्जा और बड़ी दूरी पर, इलेक्ट्रोकेक समरूपता को नष्ट कर दिया जाता है, इलेक्ट्रोकेक इंटरैक्शन को कमजोर में विभाजित करता है, कम दूरी पर अभिनय करता है, और विद्युत चुम्बकीय, लंबे समय तक अभिनय करता है।

उन्होंने ऐसे सिद्धांत को महान एकीकरण सिद्धांत (TVO) कहा।

उसी समय के आसपास, वेनबर्ग और जॉर्जी ने, हेलेन क्विन के साथ, फ्रैंक विल्केक, डेविड ग्रॉस और डेविड पोलित्जर के काम को विकसित करते हुए कुछ दिलचस्प देखा। यदि छोटी दूरी पर मजबूत संपर्क कमजोर हो जाता है, तो विद्युत चुम्बकीय और कमजोर मजबूत हो जाते हैं।

माथे में सात स्पान होना जरूरी नहीं था, चाहे वह किसी भी छोटे पैमाने पर तीन अलग-अलग संयोगों की ताकत हो या नहीं। गणना करने के बाद, उन्होंने पाया (जिस सटीकता के साथ बातचीत को मापा गया था) कि इस तरह का एक संघ संभव है, लेकिन केवल दूरी पर प्रोटॉन के आकार की तुलना में छोटे आकार के 15 ऑर्डर।

यदि टीवीओ हॉवर्ड जॉर्जी और ग्लासो द्वारा प्रस्तावित एक था - तो यह अच्छी खबर थी, क्योंकि अगर हम प्रकृति में पाए जाने वाले सभी कणों को इस तरह से जोड़ते हैं, तो नए कण ( अंशांकन बोसॉन ) होने चाहिए जो क्वार्क (प्रोटॉन और के बीच एक संबंध प्रदान करते हैं) न्यूट्रॉन) और न्यूट्रिनो के साथ इलेक्ट्रॉन। और इसका मतलब यह होगा कि प्रोटॉन हल्के कणों में क्षय कर सकते हैं, जिसे हम सिद्धांत रूप में देख सकते हैं। जैसा कि ग्लासो ने लिखा है, "हीरे हमेशा के लिए नहीं हैं।"

और तब भी यह ज्ञात था कि प्रोटॉन का जीवनकाल बहुत लंबा होता है। केवल इसलिए नहीं कि हम बिग बैंग के 14 अरब साल बाद भी मौजूद हैं, बल्कि इसलिए भी क्योंकि हम बचपन में कैंसर से नहीं मरते। यदि औसत प्रोटॉन जीवनकाल एक बिलियन अरब वर्ष से कम था, तो बचपन में हमारे शरीर में पर्याप्त प्रोटॉन क्षय हो जाते थे, ताकि उनका विकिरण हमें मार डाले। क्वांटम यांत्रिकी में, सभी प्रक्रियाएँ संभाव्य हैं। यदि औसत प्रोटॉन अरबों अरबों वर्षों तक रहता है, और यदि आपके पास अरबों अरबों प्रोटॉन हैं, तो उनमें से हर साल औसतन क्षय होगा। और हमारे शरीर में एक बिलियन से अधिक प्रोटॉन हैं।

हालांकि, इस तरह के एक अविश्वसनीय रूप से छोटे पैमाने पर दूरी के साथ, और, इसलिए, इस तरह के एक बड़े पैमाने पर पैमाने के साथ, टीवीओ में सहज समरूपता टूटने के साथ जुड़ा हुआ है, नए गेज बोसॉन को विशाल द्रव्यमान प्राप्त होता है। और यह इस तथ्य को जन्म देगा कि उनके द्वारा नियंत्रित बातचीत इतनी छोटी दूरी पर होगी कि वे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के दृष्टिकोण से अविश्वसनीय रूप से कमजोर होंगे। परिणामस्वरूप, हालांकि प्रोटॉन क्षय कर सकते हैं, हमारे मामले में, इससे पहले, वे जीवित रह सकते हैं, शायद एक मिलियन बिलियन अरब वर्ष।

ग्लॉसी द्वारा जॉर्जी के साथ प्राप्त परिणामों के लिए धन्यवाद, साथ ही क्विन और वेनबर्ग के साथ जॉर्जेस, एक महान संश्लेषण की उम्मीदें हवा में थीं। इलेक्ट्रोकेक सिद्धांत की सफलता के बाद, कण भौतिकवादी महत्वाकांक्षी थे और बाद के एकीकरण में विश्वास करते थे।

आपको कैसे पता चलेगा कि ये विचार सच हैं? प्रोटॉन के बाकी द्रव्यमान की तुलना में एक मिलियन अरब गुना अधिक ऊर्जा पर काम करने में सक्षम एक त्वरक का निर्माण करना असंभव था। ऐसी मशीन की परिधि की तुलना चंद्रमा की कक्षा से की जानी चाहिए। और भले ही यह संभव था, सुपरकंडक्टिंग सुपरकोलाइडर की विफलता के परिणामस्वरूप, कोई भी सरकार इस तरह के अनुमान को मंजूरी नहीं देगी [यह कोलाइडर, जिसे डेजर्टन भी कहा जाता है, 90 के दशक में टेक्सास में बनाया जाना था, लेकिन बजट समस्याओं के कारण रद्द कर दिया गया है। यह योजना बनाई गई थी कि इसकी परिधि 87.1 किमी होगी। निर्माण पर $ 2 बिलियन खर्च किया गया था, और अंतिम लागत $ 12 बिलियन - अनुमानित थी। ट्रांस।]।

सौभाग्य से, मेरे द्वारा वर्णित संभावना का उपयोग करने के लिए एक और तरीका था - प्रोटॉन जीवनकाल को सीमित करना। यदि TVO एक हज़ार बिलियन बिलियन वर्ष के एक प्रोटॉन के जीवनकाल की भविष्यवाणी करता है, तो आपको एक हज़ार बिलियन बिलियन प्रोटॉन के एक डिटेक्टर में रखने की आवश्यकता है, और फिर उनमें से औसतन हर साल क्षय होगा।

और इतने सारे प्रोटॉन कहाँ से लाएँ? यह सरल है: 3000 टन पानी में।

इसके लिए आवश्यक यह था कि अंधेरे में पानी की एक टंकी लगाई जाए, सुनिश्चित करें कि इस स्थान पर कोई रेडियोधर्मी पृष्ठभूमि नहीं थी, इसे संवेदनशील फोटोकल्स के साथ घेर लें, जो डिटेक्टर में प्रकाश की चमक का पता लगाने में सक्षम हों, और फिर एक साल तक फ़्लैश का इंतजार करें जब प्रोटॉन की मृत्यु हो जाती है। यह डरावना लगता है, लेकिन फिर भी, यह इस तरह की योजना के अनुसार था कि कम से कम दो बड़े प्रायोगिक संयंत्रों के लिए भुगतान किया गया था और बनाया गया था - लेक एरी (IMB) के पास एक नमक की खदान में एक गहरा भूमिगत , दूसरा जापान में एक Kamioka जस्ता खदान में (Kamiokande)। खानों का उपयोग कॉस्मिक किरणों को काटने के लिए किया गया था, जिसकी पृष्ठभूमि के खिलाफ प्रोटॉन के क्षय को नोटिस करना असंभव होगा।


बड़े हैड्रॉन कोलाइडर

दोनों प्रयोगों ने 1982-1983 में काम करना शुरू किया। टीवीओ द्वारा वैज्ञानिकों को इतना दूर ले जाया गया था कि वे आत्मविश्वास से जल्द ही संकेत के आने का इंतजार कर रहे थे। इस मामले में, टीवीओ कण भौतिकी में जबरदस्त विकास और खोजों के एक दशक की परिणति होगी - ग्लाशो के लिए अगले नोबेल का उल्लेख नहीं करना, और संभवतः कुछ और।

दुर्भाग्य से, इस मामले में, प्रकृति इतनी दयालु नहीं थी। पहले साल में एक भी सिग्नल नहीं आया, न ही दूसरे में, न ही तीसरे में। जल्द ही ग्लासो और जॉर्जी के सरल और सुरुचिपूर्ण मॉडल को अस्वीकार करना पड़ा। लेकिन टीबीओ बुखार ने पहले ही वैज्ञानिकों को पकड़ लिया था, और इससे छुटकारा पाना मुश्किल था। एकीकरण के सिद्धांतों के संबंध में अन्य सुझाव दिए गए थे, जिसके कारण प्रोटॉन का क्षय वर्तमान प्रयोगों के दायरे से बाहर हो जाएगा।

23 फरवरी, 1987 को एक और घटना घटी, एक बार फिर से लगभग सार्वभौमिक कामोद्दीपकता का प्रदर्शन: यूनिवर्स में प्रत्येक नई विंडो हमें आश्चर्यचकित करती है। उस दिन, रात भर जमा हुए फोटोग्राफिक प्लेटों पर खगोलविदों के एक समूह ने पिछले 400 वर्षों में सबसे अधिक देखा जाने वाला तारा (सुपरनोवा) देखा। यह तारा, हमसे १६०,००० प्रकाश-वर्ष की दूरी पर स्थित, बड़े मैगेलैनिक क्लाउड में था , एक छोटी आकाशगंगा, मिल्की वे का एक उपग्रह, जिसे दक्षिणी गोलार्ध में देखा जा सकता है।

यदि विस्फोट करने वाले सितारों के बारे में हमारे सिद्धांत सही हैं, तो उनमें से अधिकांश ऊर्जा एक न्यूट्रिनो के रूप में लेनी चाहिए, इस तथ्य के बावजूद कि उनके विस्फोट का प्रकाश ब्रह्मांडीय आतिशबाज़ी में सबसे उज्ज्वल है (और वे 100 वर्षों में एक आकाशगंगा में लगभग एक तारा का विस्फोट करते हैं)। किसी न किसी गणना से पता चला है कि IMB और Kamiokande वॉटर डिटेक्टरों को न्यूट्रिनो के साथ लगभग 20 टकरावों का पता लगाना था। और जब इन डिटेक्टरों के प्रयोगकर्ताओं ने उस दिन के डेटा का अध्ययन किया, तो आईबीएम ने 10-सेकंड के अंतराल पर 8 उम्मीदवारों को पाया, और कमियोकांड पर - 11. न्यूट्रिनो भौतिकी के लिए, यह सिर्फ डेटा का एक समुद्र था। न्यूट्रिनो खगोल भौतिकी अचानक परिपक्व हो गई है। संभवतः, विभिन्न भौतिकविदों के 1900 वैज्ञानिक कार्य (स्वयं सहित) इन 19 घटनाओं पर आधारित थे, जिन्होंने महसूस किया कि इस घटना ने विस्फोट सितारों के नाभिक में, और न केवल खगोल भौतिकी के लिए, बल्कि न्यूट्रिनो भौतिकी के लिए भी प्रयोगशाला में एक अभूतपूर्व खिड़की खोली।

इस विचार से प्रेरित कि बड़े प्रोटॉन क्षय डिटेक्टर एक साथ खगोल भौतिकी न्यूट्रिनो डिटेक्टर बन सकते हैं, वैज्ञानिकों के कई समूहों ने इस तरह के दोहरे उद्देश्य वाले डिटेक्टरों की एक नई पीढ़ी का निर्माण करना शुरू किया। सबसे बड़ी कामीओका खदान में फिर से बनाया गया था और सुपर कमिओकांडे - और अच्छे कारण के लिए डब किया गया था। 50,000 टन वजन वाले इस विशाल जलाशय में 11,800 फोटोकल्स से घिरे, एक मौजूदा खदान में काम किया गया था, और प्रयोगशाला की सफाई के साथ प्रयोग किया गया था। यह आवश्यक था, क्योंकि इस तरह के एक विशाल डिटेक्टर के साथ न केवल बाहरी ब्रह्मांडीय किरणों की देखभाल करना आवश्यक था, बल्कि आंतरिक रेडियोधर्मी संदूषक भी थे जो सभी उपयोगी संकेतों को ग्रहण करेंगे।

इस बीच, खगोल भौतिकी न्यूट्रिनो में रुचि भी अपने चरम पर थी। सूरज अपने मूल में होने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है, और 20 साल तक भौतिक विज्ञानी रे डेविस ने सौर न्यूट्रिनो की खोज की, लेकिन सूर्य के सर्वश्रेष्ठ मॉडल की भविष्यवाणी की तुलना में तीन गुना कम घटनाएं हुईं। एक नया प्रकार का सौर न्युट्रीनो डिटेक्टर जिसे सुडबरी न्यूट्रिनो वेधशाला (एसएनओ) कहा जाता है, कनाडा में सुदबरी खदान में बनाया गया था।

आज तक, सुपर कमिओकेन्डे ने लगभग लगातार काम किया है, कभी-कभी विभिन्न सुधारों के दौर से गुजरते हुए, 20 वर्षों तक। प्रोटॉन क्षय से कोई संकेत नहीं मिला है और न ही कोई नया सुपरनोवा देखा गया है। हालांकि, एसएनओ पर अतिरिक्त अवलोकनों के साथ युग्मित न्यूट्रिनो का सटीक अवलोकन, असमान रूप से रे डेविस द्वारा खोजे गए सौर न्यूट्रिनो कमी की वास्तविकता की पुष्टि करता है। यह पाया गया कि सूर्य में होने वाली खगोलीय घटनाओं के कारण घाटा मौजूद नहीं है, लेकिन न्यूट्रिनो के गुणों के कारण। यह स्पष्ट हो गया कि कम से कम तीन प्रकार के न्यूट्रिनो में से कोई भी द्रव्यमान नहीं है। चूंकि न्यूट्रिनों को स्टैंडर्ड मॉडल में शामिल नहीं किया गया है, यह पहला पुष्टि अवलोकन था कि कुछ नए भौतिकी मानक मॉडल और हिग्स के बाहर काम करते हैं।

उच्च-ऊर्जा न्यूट्रिनो पृथ्वी पर नियमित रूप से बमबारी करते हैं, उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों के प्रोटॉन वायुमंडल से टकराते हैं और माध्यमिक उप-परमाणु कणों की एक विस्तृत वायु बौछार का उत्पादन करते हैं, जहां ये न्यूट्रिनो भी पाए जाते हैं। उनके अवलोकन से पता चला कि दूसरे प्रकार के न्यूट्रिनो में भी द्रव्यमान होता है। यह पहले की तुलना में थोड़ा बड़ा है, लेकिन इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से बहुत कम है। इस अवलोकन के लिए, एसएनओ और कमिओकांडे की टीमों को 2015 में नोबेल पुरस्कार मिला - एक सप्ताह पहले मैंने इस पुस्तक को लिखना शुरू किया था। आज तक, नए भौतिकी के इन मोहक संकेतों को हमारे सिद्धांतों का उपयोग करके नहीं समझाया गया है।

प्रोटॉन क्षय की अनुपस्थिति एक निराशा थी, लेकिन पूर्ण आश्चर्य नहीं। जब टीवीओ को पहली बार प्रस्तावित किया गया था, तब से भौतिकी के परिदृश्य में बदलाव आया है। दूरी के साथ उनके परिमाण में परिवर्तन की अधिक जटिल गणनाओं के साथ, तीन गैर-गुरुत्वीय अंतःक्रियाओं के मूल्यों के अधिक सटीक माप ने दिखाया कि यदि मानक मॉडल के केवल कण प्रकृति में मौजूद हैं, तो इन तीन इंटरैक्शन के बलों को एक पैमाने पर संयोजित नहीं किया जाएगा। ग्रेट यूनिफिकेशन होने के लिए, एक नई भौतिकी का अस्तित्व होना चाहिए, एक ऊर्जा पैमाने पर स्थित है जो अब तक देखी गई हर चीज को पार करती है। और नए कणों की उपस्थिति न केवल तीन इंटरैक्शन के संयोजन के लिए ऊर्जा के पैमाने को बदल देगी, बल्कि टीबीओ के लिए पैमाने को भी बढ़ाएगी, जिससे प्रोटॉन की क्षय दर कम हो जाएगी - और उनके जीवनकाल में अरबों-अरबों वर्षों से परे बढ़ेगा।


बड़े हैड्रॉन कोलाइडर

इन घटनाओं के समानांतर, सिद्धांतकारों ने एक नए संभावित प्रकार के समरूपता का अध्ययन करने के लिए नए गणितीय उपकरणों का सक्रिय रूप से उपयोग किया, जिसे उन्होंने सुपरस्मेट्री कहना शुरू कर दिया। यह मौलिक समरूपता अन्य ज्ञात से भिन्न है जिसमें यह दो अलग-अलग प्रकार के कणों को बांधता है - फ़र्मियन (एक आधे-पूर्णांक वाले स्पिन के साथ कण) और बोसॉन (पूरे स्पिन के साथ कण)। और लब्बोलुआब यह है कि अगर प्रकृति में ऐसी समरूपता देखी जाती है, तो मानक मॉडल में ज्ञात प्रत्येक कण के लिए कम से कम एक नया कण होना चाहिए। प्रत्येक नए बोसोन के लिए, एक फर्मियन का अस्तित्व होना चाहिए। प्रत्येक fermion के लिए, एक बोसॉन।

चूंकि हम इन कणों का निरीक्षण नहीं करते हैं, यह समरूपता ब्रह्मांड के स्तर पर खुद को प्रकट नहीं कर सकती है जो हमारे लिए सुलभ है, और इसलिए इसे तोड़ दिया जाना चाहिए - जिसका अर्थ है कि नए कणों में बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर होने चाहिए जो अभी तक मौजूदा त्वरक में नहीं पाए जाते हैं।

समरूपता में इतना आकर्षक क्या है कि अचानक प्रकृति में कणों की संख्या दोगुनी हो जाती है जब उनके अस्तित्व का कोई सबूत नहीं है? अधिकांश भाग के लिए, उसे महान एकीकरण द्वारा बहकाया जाता है। चूंकि अगर TVO बड़े पैमाने पर प्रोटॉन बाकी द्रव्यमान के 15-16 आदेशों के बड़े पैमाने पर मौजूद है, तो यह तराजू से 13 गुना बड़ा है, जिस पर इलेक्ट्रोमेक समरूपता टूटी हुई है। सवाल यह है कि प्रकृति के मौलिक नियमों में कैसे और क्यों पैमाने में इतना बड़ा अंतर है। विशेष रूप से, यदि हिग्स वास्तव में मानक मॉडल का अंतिम कण है, तो यह सवाल उठता है: क्यों हिग्स समरूपता ऊर्जा पैमाने को तोड़ती है 13 परिमाण के आदेश कुछ नए फ़ील्ड के समरूपता ब्रेकिंग स्केल की तुलना में छोटे होते हैं जो टीबीओ समरूपता को अलग-अलग इंटरैक्शन में तोड़ते हैं?

और समस्या यह लगने से भी बदतर है। ( , ), (, ), , , . .. . , , , , , .

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