GUTスケール｜Grand Unified Theory Scale
GUTスケール（グット・スケール、Grand Unified Theory Scale）とは、宇宙の4つの基本的な力のうち、「電磁気力」「弱い力」「強い力」が1つに統一されると予想されているエネルギースケールのことです。
（※重力はこのスケールではまだ統一されません。）
📌GUTスケールの具体的な値：
理論的に予測される典型的なGUTスケールは、
約1015〜1016 GeV
日本語では「10の15乗〜16乗GeV」（ギガ電子ボルト）と表現します。
- 1 GeV（ギガ電子ボルト） ≈ 陽子の質量（約938 MeV(106ev) ≈ 1 GeV(109ev)）
- つまり、GUTスケールは陽子質量の約10¹⁵倍（1,000兆倍）程度。
📌なぜこのスケールが重要なのか？
現代物理学において、宇宙の4つの力：
- 重力
- 電磁気力
- 弱い相互作用
- 強い相互作用
は、それぞれが異なる強さを持ちますが、高いエネルギースケール（宇宙の初期）では、これらは元々ひとつの統一された力だったと予想されています。
現在の標準理論（標準模型）は以下のような統一を示唆します：
| エネルギースケール | 統一の段階 |
|---|---|
| 現在の低エネルギー | 4つの力がバラバラ |
| 約100 GeV〜250 GeV | 電磁気力と弱い力が統一（電弱統一） |
| 約10¹⁵〜10¹⁶ GeV (GUTスケール) | 電弱相互作用と強い相互作用が統一（大統一理論 = GUT） |
| 約10¹⁹ GeV (プランクスケール) | 重力も含め全ての力が統一（超弦理論、量子重力理論） |
この中で、GUTスケールとは、電磁気・弱い力・強い力が統一されると予測される重要なエネルギーを指します。
📌GUTスケールで何が起こるのか？
GUTスケールで重要なことは：
- 電磁気力・弱い力・強い力が本質的に同一のものとなり、同じ強さを持つ。
- このエネルギースケールで新しいゲージ粒子（Xボゾン、Yボゾンなど）が現れ、通常の陽子が崩壊（陽子崩壊）する可能性が出る。
- これがインフレーション宇宙論（インフラトン場のポテンシャル）に深く関係するエネルギースケールと推定されている。
つまり、このエネルギーは宇宙のごく初期のインフレーション（急激な膨張）が起こったエネルギースケールとも考えられています。
📌宇宙の歴史でGUTスケールはいつ頃のことか？
宇宙誕生（ビッグバン）から約10-36秒以内という、極めて初期の超高温・超高密度な宇宙に相当します。
| 宇宙誕生からの経過時間 | 温度 | 出来事 |
|---|---|---|
| 〜10⁻⁴³秒 | プランク温度 | 量子重力時代（プランクスケール） |
| 〜10⁻³⁶秒 | GUTスケール (10¹⁵〜10¹⁶ GeV) | 大統一理論時代（インフレーション発生） |
| 〜10⁻¹²秒 | 電弱統一スケール（〜100GeV） | 電弱相転移 |
| 〜10⁻⁶秒 | クォーク・ハドロン相転移 | クォークが陽子・中性子になる |
| 約38万年後 | 約0.3 eV | 宇宙背景放射（CMB）形成 |
📌GUTスケールは観測できるか？
現在の人類が作った最大の加速器（LHC）でも、到達できるエネルギーは最大13TeV（1.3×10⁴GeV）程度であり、GUTスケールの約10¹²倍（1兆倍）低いエネルギーです。そのため、現状の技術では、GUTスケールの直接的な検証は不可能です。
しかし、「陽子崩壊」や「宇宙背景放射のゆらぎ（インフレーションの痕跡）」など間接的な観測により、GUTスケール理論の検証を試みています。
🎯結論（簡潔なまとめ）：
GUTスケールとは、電磁気力、弱い力、強い力が統一されると予測されている約10¹⁵〜10¹⁶ GeVのエネルギースケールのことであり、宇宙のインフレーションが起こったと推測される非常に高いエネルギースケールです。