Вывод Стандартной модели

Хотя в суперструнах в принципе не существует настраиваемых параметров, струнная теория может предложить решения, удивительно близкие к Стандартной модели с ее пестрым собранием причудливых субатомных частиц и девятнадцатью «гуляющими» параметрами (такими как массы частиц и их силы взаимодействия). Кроме того, в Стандартной модели существует три идентичные (и лишние) копии всех кварков и лептонов, что кажется совершенно бесполезным. К счастью, струнная теория может без напряжения вывести многие качественные характеристики Стандартной модели. В 1984 году Филип Канделас из Техасского университета, Гэри Хоровиц и Эндрю Строминджер из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, а также Эдвард Виттен показали, что если свернуть шесть из десяти измерений струнной теории и при этом сохранить суперсимметрию в оставшихся четырех измерениях, то крошечный шестимерный мир можно описать при помощи того, что математики называют многообразием Калаби – Яу. Взяв несколько примеров из пространств Калаби – Яу, они показали, что симметрию струны можно свести к теории, которая удивительно близка к Стандартной модели.

Таким образом, струнная теория дает нам простой ответ на то, почему в Стандартной модели существует три излишних поколения. В струнной теории количество поколений, или излишеств в кварковой модели, связано с количеством «отверстий», которые мы обнаруживаем в многообразии Калаби – Яу. (Например, возьмем пончик, велосипедную камеру и кофейную чашку – все они являются поверхностями с одним отверстием. В оправе для очков два отверстия. В пространствах Калаби – Яу может существовать произвольное количество отверстий.) Таким образом, просто выбрав многообразие Калаби – Яу, в котором есть определенное количество отверстий, мы можем построить Стандартную модель с различными поколениями лишних кварков. (Поскольку мы никогда не видим пространства Калаби – Яу из-за того, что оно очень маленькое, мы также никогда не видим и того факта, что это пространство, подобно пончику, пронизано отверстиями.) В течение многих лет группы физиков пытались каталогизировать все возможные пространства Калаби – Яу, осознавая тот факт, что топология этого шестимерного пространства определяет кварки и лептоны нашей четырехмерной Вселенной.