Η θεωρητική θεωρία της σωματιδιακής φυσικής εξηγεί τα πάντα για τον υποατομικό κόσμο ... εκτός από τα μέρη που δεν το κάνει. Και δυστυχώς, δεν υπάρχουν πολλά κολακευτικά επίθετα που μπορούν να εφαρμοστούν στο λεγόμενο Πρότυπο Μοντέλο. Κατασκεύασμα λίγο κατά τη διάρκεια των δεκαετιών, αυτή η θεωρία της θεμελιώδους φυσικής περιγράφεται καλύτερα ως ασυνείδητα, συγχαρητήρια και MacGyver-ed μαζί με κομμάτια χορδών και τσίχλας.
Ακόμα, είναι ένα απίστευτα ισχυρό μοντέλο που προβλέπει με ακρίβεια μια τεράστια ποικιλία αλληλεπιδράσεων και διαδικασιών.
Αλλά έχει κάποιες εμφανείς αδυναμίες: Δεν ενσωματώνει τη βαρύτητα. δεν μπορεί να εξηγήσει τις μάζες διαφόρων σωματιδίων, μερικά από τα οποία προσδίδουν δύναμη. δεν έχει εξήγηση για κάποια συμπεριφορά νετρίνων. και η ευθεία δεν έχει απάντηση για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης.
¶Έτσι, πρέπει να υπολογίσουμε κάτι έξω. Πρέπει να υπερβούμε το Πρότυπο Μοντέλο για να κατανοήσουμε καλύτερα το Σύμπαν μας.
Δυστυχώς, πολλοί από τους κορυφαίους υποψήφιους για να εξηγήσουν αυτές τις μεγάλες υπερσυμμετρικές θεωρίες - που αποκαλούνται υπερσυμμετρικά - έχουν αποκλειστεί ή έχουν περιοριστεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Υπάρχει ακόμα μια ιδέα Hail Mary που θα μπορούσε να εξηγήσει τα μυστηριώδη μέρη του σύμπαντος που δεν καλύπτονται από το Πρότυπο Μοντέλο, ωστόσο: Τα μακρόβια υπερσυμμετρικά σωματίδια, που μερικές φορές ονομάζονται σωματίδια για σύντομο χρονικό διάστημα. Αλλά καταθλιπτικά, μια πρόσφατη αναζήτηση για αυτά τα σωματίδια περίεργα έχει επανέλθει με άδειο χέρι.
Δεν είναι τόσο σούπερ συμμετρία
Μέχρι στιγμής το πιο μοντέρνο σύνολο θεωριών που προωθούν τα όρια του τρέχοντος πρότυπου μοντέλου συγκεντρώνονται σε μια κατηγορία ιδεών γνωστών ως υπερσυμμετρία. Σε αυτά τα μοντέλα, τα δύο μεγάλα στρατόπεδα σωματιδίων στη φύση ("μποζόνια", όπως τα γνωστά φωτόνια και "φερμιόνια" - όπως τα ηλεκτρόνια, τα κουάρκ και τα νετρίνα) έχουν στην πραγματικότητα ένα παράξενο είδος αδελφικής σχέσης. Κάθε μονό μποζόνι έχει έναν συνεργάτη στον κόσμο των φερμιόνων, και, επίσης, κάθε φερμιόν έχει έναν φίλο του μποζόν να το καλέσει.
Κανένας από αυτούς τους συνεργάτες (ή πιο κατάλληλα στη σύγχυση της φυσικής των σωματιδίων - "superpartners") είναι από την κανονική οικογένεια γνωστών σωματιδίων. Αντ 'αυτού, είναι συνήθως πολύ, πολύ βαρύτερο, πιο ξένο και γενικά πιο περίεργο.
Αυτή η διαφορά στη μάζα μεταξύ των γνωστών σωματιδίων και των υπερσυμμετοχών τους είναι το αποτέλεσμα κάτι που ονομάζεται θραύση συμμετρίας. Αυτό σημαίνει ότι σε υψηλές ενέργειες (όπως οι εσωτερικές επιταχυντές σωματιδίων), οι μαθηματικές σχέσεις μεταξύ των σωματιδίων και των συνεργατών τους βρίσκονται σε μια σταθερή καρίνα, οδηγώντας σε ίσες μάζες. Στις χαμηλές ενέργειες (όπως τα επίπεδα ενέργειας που βιώνετε στην κανονική, καθημερινή ζωή), ωστόσο, αυτή η συμμετρία σπάει, στέλνοντας τις μαζικές σωματιδιακές μάζες ανεβαίνοντας. Αυτός ο μηχανισμός είναι σημαντικός, γιατί συμβαίνει επίσης να εξηγεί γιατί, για παράδειγμα, η βαρύτητα είναι τόσο πιο αδύναμη από τις άλλες δυνάμεις. Το μάθημα είναι πολύ μικρό, αλλά η σύντομη έκδοση είναι η εξής: Κάτι έσπασε στο σύμπαν, προκαλώντας τα φυσιολογικά σωματίδια να γίνουν δραστικά λιγότερο μαζικά από τους υπερπαραγωγούς. Αυτή η ίδια ενέργεια θραύσης μπορεί να έχει τιμωρήσει τη βαρύτητα, μειώνοντας τη δύναμή της σε σχέση με τις άλλες δυνάμεις. Φίνος.
Βιος ανθοσπαρτος
Για να κυνηγήσουν την υπερσυμμετρία, μια ομάδα φυσικών έσπρωξε και δημιούργησε τον σφυρογόνο του ατόμου που ονομάζεται Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, ο οποίος μετά από χρόνια επίπονης αναζήτησης κατέληξε στο εκπληκτικό αλλά απογοητευτικό συμπέρασμα ότι σχεδόν όλα τα μοντέλα υπερσυμμετρίας ήταν λάθος.
Περίπου.
Με απλά λόγια, δεν μπορούμε να βρούμε σωματίδια συνεργατών. Μηδέν. Τίποτα. Ναντά. Δεν υπάρχουν υπαινιγμοί υπερσυμμετρίας στον πιο ισχυρό ανιχνευτή του κόσμου, όπου τα σωματίδια σφραγίζονται γύρω από ένα κυκλικό αντίχειρα σε σχεδόν ταχύτητα φωτός πριν συγκρουστούν μεταξύ τους, κάτι που μερικές φορές οδηγεί στην παραγωγή εξωτικών νέων σωματιδίων. Δεν σημαίνει απαραίτητα ότι η υπερσυμμετρία είναι λανθασμένη, καθαυτή, αλλά όλα τα απλούστερα μοντέλα έχουν πλέον αποκλειστεί. Είναι καιρός να εγκαταλείψουμε την υπερσυμμετρία; Ίσως, αλλά μπορεί να υπάρχει μια χαρά Mary: μακρόβια σωματίδια.
Συνήθως, στη γη της σωματιδιακής φυσικής, όσο πιο μαζική είσαι, τόσο πιο ασταθής είσαι και τόσο πιο γρήγορα θα καταστρέψεις σε απλούστερα, ελαφρύτερα σωματίδια. Είναι ακριβώς ο τρόπος με τον οποίο είναι τα πράγματα. Δεδομένου ότι τα σωματίδια των συνεργατών αναμένεται να είναι βαριά (διαφορετικά, θα τα έχουμε δει μέχρι τώρα), αναμέναμε ότι θα πέθαιναν γρήγορα σε ντους από άλλα πράγματα που θα μπορούσαμε να αναγνωρίσουμε και τότε θα χτίσαμε τους ανιχνευτές μας ανάλογα.
Αλλά τι γίνεται αν τα σωματίδια του εταίρου ήταν μακρόβια; Τι θα συμβεί αν, μέσα από κάποια εξωτική φυσική (να δώσουμε λίγες ώρες στη θεωρία για να το σκεφτούμε, και θα βρουν περισσότερες από αρκετές ιδιορρυθμίες για να συμβεί αυτό), αυτά τα σωματίδια καταφέρνουν να ξεφύγουν από τα όρια των ανιχνευτών μας πριν υποβαθμιστούν υποτιμητικά σε κάτι λιγότερο περίεργο; Σε αυτό το σενάριο, οι αναζητήσεις μας θα είχαν καταλήξει τελείως κενές, απλά επειδή δεν φαινόταν αρκετά μακριά. Επίσης, οι ανιχνευτές μας δεν έχουν σχεδιαστεί για να είναι σε θέση να αναζητούν άμεσα αυτά τα μακρόβια σωματίδια.
ΑΤΛΑΣ στη διάσωση
Σε μια πρόσφατη δημοσίευσή του στις 8 Φεβρουαρίου στο server preprint arXiv, μέλη του ATLAS (κάπως αμήχανη στενογραφία για A Toroidal LHC ApparatuS) σε συνεργασία με τον Large Hadron Collider ανέφεραν έρευνα για τέτοια μακρόβια σωματίδια. Με την τρέχουσα πειραματική εγκατάσταση, δεν μπορούσαν να ψάξουν για κάθε πιθανό μακρόβιο σωματίδιο, αλλά ήταν σε θέση να ψάξουν για ουδέτερα σωματίδια με μάζες μεταξύ 5 και 400 φορές εκείνων του πρωτονίου.
Η ομάδα της ATLAS έψαξε για τα μακρόβια σωματίδια που δεν βρίσκονται στο κέντρο του ανιχνευτή, αλλά στα άκρα του, τα οποία θα επέτρεπαν στα σωματίδια να ταξιδεύουν οπουδήποτε από μερικά εκατοστά έως μερικά μέτρα. Αυτό μπορεί να μην φαίνεται πολύ μακριά από την άποψη των ανθρωπίνων προτύπων, αλλά για τα τεράστια θεμελιώδη σωματίδια, θα μπορούσε να είναι και η άκρη του γνωστού κόσμου.
Φυσικά, αυτή δεν είναι η πρώτη αναζήτηση για μακρόβια σωματίδια, αλλά είναι η πιο ολοκληρωμένη, χρησιμοποιώντας σχεδόν το πλήρες βάρος των φορτίων των πειραματικών αρχείων στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων.
Και το μεγάλο αποτέλεσμα: Τίποτα. Μηδέν. Τίποτα. Ναντά.
Δεν υπάρχει κανένα σημάδι οποιωνδήποτε μακρόβιων σωματιδίων.
Μήπως αυτό σημαίνει ότι και η ιδέα είναι νεκρή; Δεν είναι αρκετά - αυτά τα όργανα δεν σχεδιάστηκαν πραγματικά για να κυνηγήσουν αυτά τα είδη άγριων θηρίων, και μόνο αποξεσάζουμε με αυτό που έχουμε. Μπορεί να πάρει μια άλλη γενιά πειραμάτων ειδικά σχεδιασμένα για να παγιδεύουν σωματίδια μακράς διαρκείας, προτού να πιάσουμε ένα.
Ή, πιο καταθλιπτικά, δεν υπάρχουν. Και αυτό θα σήμαινε ότι αυτά τα πλάσματα - μαζί με τους υπερσυμμετρικούς τους συνεργάτες - είναι πραγματικά απλά φαντάσματα ονειρευμένα από πυρετούς φυσικούς και αυτό που πραγματικά χρειαζόμαστε είναι ένα εντελώς νέο πλαίσιο για την επίλυση μερικών από τα εκκρεμή προβλήματα της σύγχρονης φυσικής.
