¿Cómo el experimento Super-Kamiokande falsifica SU(5)?

En su libro "The Trouble With Physics", Lee Smolin escribe que todavía está atónito por la falsificación de la$SU(5)$Modelo de Georgi-Glashow por los resultados nulos de los experimentos de desintegración de protones.

Me gustaría una explicación sencilla pero, si es posible, cuantitativa de cómo$SU(5)$está falsificado por los resultados nulos de intentos como el Super-Kamiokande para presenciar la desintegración de protones? Obviamente, esta teoría predice el decaimiento de protones y no lo hemos visto, pero ¿hemos esperado lo suficiente o mirado lo suficiente para decir con una confianza razonable que el resultado nulo falsea la teoría?

No soy un físico de partículas, y es posible que veas a mis extraños responder a "¿Cuál es el significado de los grupos de Lie SO (3) y SU (2) para la física de partículas?" para medir mi nivel de competencia.

Este es mi razonamiento hasta ahora, así que, a menos que sea incorrecto (si es así, corríjame), use lo siguiente para ayudar a estructurar una respuesta.

1. El modelo Georgi-Glashow postula que la teoría del universo primordial era una teoría gauge con$SU(5)$grupo de estructura Así que esta simetría de las leyes físicas es exacta en ausencia de algún mecanismo de ruptura de simetría que se haya establecido hoy. Me gustaría saber si hay un resumen sucinto de lo que podría ser este mecanismo de ruptura de simetría.

2. Entonces, a energías lo suficientemente altas, mucho mayores que la caída potencial que los sistemas físicos actuales obtienen al "caer por la colina potencial" engendrada por el mecanismo de ruptura de simetría en (1), las partículas del modelo estándar deberían comportarse de acuerdo con el antiguo$SU(5)$-leyes simétricas.

3. Los quarks y los leptones se mostrarían no como fundamentales sino como superposiciones de las partículas del$SU(5)$teoría.

4. Entonces, los quarks y los leptones están realmente acoplados y, en los niveles de energía cotidianos de hoy, debería haber una tasa pequeña, pero distinta de cero, de "saltar la barrera de energía de unificación" - tunelización cuántica - para que los protones se conviertan lentamente y espontáneamente en otras superposiciones de$SU(5)$partículas modelo - es decir, los protones deberían "decaer".

Entonces, la tasa de descomposición está relacionada con el tamaño de la energía de unificación.

Presumiblemente, si$SU(5)$puede considerarse falsificado, tenemos una confianza razonable en un límite superior para la energía de unificación tal que las tasas de desintegración de protones muy lentas ($<10^{-34} \mathrm{year}^{-1}$) consistente con el resultado nulo de Super-Kamiokande implica una energía de unificación muy por encima de este límite superior. Por lo general, las tasas de tunelización cuántica dependen exponencialmente de los tamaños de las barreras, por lo que pequeños errores en las barreras de energía significan grandes errores en las tasas de tunelización, por lo que me intrigaría ver un análisis de la sensibilidad de los resultados a las incertidumbres observacionales.

Entonces, en resumen, aquí están mis preguntas:

1. ¿Cómo se relacionan en detalle las energías de unificación con las tasas de decaimiento implícitas?

2. ¿Cómo sabemos cuáles son las energías de unificación, o cuáles podrían ser plausiblemente? ¿Cómo podemos estar seguros de que los límites de estas energías implican que deberíamos estar viendo la descomposición de protones?

3. Por el contrario, ¿cuál podría ser el mecanismo de ruptura de simetría para$SU(5)$?

Dado que estas cosas probablemente sean bien conocidas por las personas relevantes, las referencias en lugar de respuestas detalladas ciertamente serían aceptables para mí.