Geometria Przestrzeni jako Źródło Sił Fundamentalnych i Cząstek Elementarnych Według Badań Pincaka

Nowe prace teoretyczne sugerują, że geometria przestrzeni, dotychczas postrzegana jako pasywne tło dla zjawisk fizycznych, może stanowić pierwotne źródło sił fundamentalnych i cząstek elementarnych. Ta koncepcja stanowi odejście od tradycyjnego ujęcia, w którym geometria jest domeną głównie grawitacji, jak opisał to Albert Einstein, otwierając nowe perspektywy na pochodzenie masy cząstek.

W artykule opublikowanym 15 grudnia 2025 roku w czasopiśmie „Nuclear Physics B”, Richard Pincak i jego współpracownicy przedstawili analizy dotyczące możliwości wyłonienia się materii i właściwości sił bezpośrednio ze struktury niewidocznych, dodatkowych wymiarów. Badania, wspierane między innymi przez projekt R3 o numerze 09I03-03-V04-00356, koncentrują się na skomplikowanych siedmiowymiarowych kształtach, znanych jako rozmaitości G₂-manifold. Te siedmiowymiarowe rozmaitości Riemanna z grupą holonomii G₂ są rozmaitościami Einsteina, a ich badanie jest kluczowe w kontekście teorii strun i M-teorii, gdzie często pojawia się siedem wymiarów skompaktyfikowanych.

Zespół badawczy wysunął hipotezę, że masy bozonów W i Z mogą wynikać ze złożonych konfiguracji geometrycznych w tej siedmiowymiarowej przestrzeni. Kluczowym elementem tej koncepcji jest zjawisko torsji, definiowane jako wewnętrzne skręcenie wewnątrz tych dodatkowych struktur wymiarowych, co jest równoważne z istnieniem równoległego spinora, istotnego dla teorii supersymetrii. Kiedy te skręcone kształty ewoluują w czasie za pomocą procesu zwanego przepływem G₂-Ricci, mogą osiągać stabilne stany, które zespół nazywa solitonami. Te stabilne konfiguracje geometryczne mogłyby stanowić geometryczne wyjaśnienie dla mechanizmu spontanicznego łamania symetrii, który w Modelu Standardowym jest przypisywany oddziaływaniom z polem Higgsa.

Pincak sugeruje, że masa materii wyłania się z oporu samej geometrii, a nie z zewnętrznego pola, co stanowi fundamentalne odejście od obecnego paradygmatu. Teoria ta dodatkowo łączy geometryczną torsję z krzywizną czasoprzestrzeni w skali kosmicznej, co potencjalnie może wyjaśnić obserwowaną przyspieszoną ekspansję wszechświata poprzez dodatni stały człon kosmologiczny. Badacze rozważają istnienie hipotetycznej cząstki związanej z torsją, nazwanej „Torstone”, której wykrycie mogłoby nastąpić w przyszłych eksperymentach badających subtelne efekty czasoprzestrzenne. Warto odnotować, że nazwa „Torstone” odnosi się również do konkretnego produktu ceramicznego.

Nadrzędnym celem tych dociekań jest zunifikowanie grawitacji z pozostałymi trzema siłami fundamentalnymi – silnym i słabym oddziaływaniem jądrowym oraz elektromagnetyzmem – w ramach jednego, spójnego geometrycznego schematu. W kontekście M-teorii, kompaktyfikacja na rozmaitości G₂ z osobliwościami ADE pozwala na uzyskanie realistycznego modelu wszechświata z supersymetrią N=1. Rozmaitości G₂ są obiektem intensywnych badań w geometrii różniczkowej, a w przeciwieństwie do sześciowymiarowych rozmaitości Calabi-Yau, dla geometrii G₂ brakuje ogólnego twierdzenia o istnieniu zwartych rozmaitości, co podkreśla wyzwania stojące przed fizykami. Praca ta, opublikowana w 2025 roku, rozszerza wizję Einsteina na całą fizykę cząstek elementarnych, dążąc do ujęcia wszystkich interakcji fizycznych w ramach geometrii.