Данные коллайдера угрожают теории суперсимметрии, считают ученые

Обработка первых данных, полученных на Большом адронном коллайдере, поставила под угрозу теорию суперсимметрии - один из наиболее популярных вариантов развития главной физической теории, Стандарной модели, пишет интернет-издание Physics World.

В области физики высоких энергий ученые зачастую ищут каких-то аналогий, родства между различными видами взаимодействий. К примеру, ставится вопрос о том, одинаково ли ведут себя частицы и античастицы, изменяются ли физические законы при пространственном отражении одной из координатных осей или обращения времени.

Многие из уже установленных таких "симметрий" подверглись спонтанному нарушению при остывании и расширении Вселенной. Так, по крайней мере в отношении слабых ядерных сил, была нарушена симметрия между "правым" и "левым".

Подобным образом теоретиками была предложена гипотеза о существовании в ранней Вселенной еще одного вида симметрии - симметрии между бозонами и фермионами. На этой гипотезе и основана теория суперсимметрии (SUSY), которая утверждает, что у каждого из фермионов и бозонов должен быть суси-партнер - фермион, например фотон - фотино, глюон - глюино, а также пары (гипотетическим суси-партнерам фермионов в начало слова приписывается "с") скварк - кварк, сэлектрон - электрон, снуклон - нуклон и т. д.

 Затем суперсимметричные частицы стали намного тяжелее обычного вещества и распались, а их "остатки" образовали "темную материю", из которой почти на четверть состоит Вселенная.

Суперсимметрия дает способ объединить электрослабое и сильные взаимодействия и в конечном счете создать единую теорию поля. В экспериментах на коллайдере ученые рассчитывают увидеть рождение суперсимметричных частиц, которые пока не были обнаружены ни в одном эксперименте.

Члены коллаборации CMS пытались обнаружить "суперпартнеров" кварков и глюонов. Если бы эти частицы рождались в столкновениях протонов на коллайдере, они распадались бы на "обычные" кварки и глюоны, а также легкие стабильные частицы нейтралино, из которых, согласно, теории может состоять "темная материя".

Кварки и глюоны, в свою очередь, создавали бы потоки (джеты) других частиц, а нейтралино, не взаимодействующие с обычной материей, "улетали" бы незамеченными. Детектор CMS мог бы видеть джеты, и ученые, обнаружив "недостачу" энергии, унесенной нейтралино, могли бы сделать вывод о рождении суперсимметричных частиц. Однако на данный момент число столкновений, которые бы удовлетворяли всем этим условиям, относительно невелико.

Участники коллаборации CMS в статье, опубликованной в электронной библиотеке Корнеллского университета, говорят лишь о новых ограничениях, которые накладываются на один из вариантов теории суперсимметрии.

Ученые, работающие с детектором ATLAS, пытаются обнаружить рождение суперпартнеров, фиксируя рождение электронов и мюонов с потерей энергии. Таких событий фиксировалось еще меньше. Исследователям удалось исключить варианты теории, согласно которым масса суперпартнера глюона - глюино - меньше 700 гигаэлектронвольт.

Вместе с тем, многие ученые полагают, что отсутствие признаков суперсимметрии в данных коллайдера не является дурным предзнаменованием для этой теории, которая сама по себе состоит из сотен разных вариантов, зависящих от сочетаний десятков возможных параметров.

"В этой точке мы на самом деле не можем исключить ни одну теорию", - говорит один из участников коллаборации ATLAS Амир Фарбин (Amir Farbin).

Его коллега, итальянский физик Томмазо Дориго полагает, что есть основания для беспокойства. Суперсимметрия должна нарушаться, чтобы суперпартнеры стали тяжелее "обычных" частиц. Причем это нарушение должно происходить при той же энергии, при которой нарушается электрослабая симметрия, в точке, когда переносчики слабого взаимодействия - W- и Z-бозоны - становятся массивными, а переносчики электромагнитного - фотоны - остаются безмассовыми.

Считалось, что такое нарушение происходит при энергиях около 250 гигаэлектронвольт. Однако результаты БАКа показывают, что "точка разрыва" находится выше этого значения. Теория допускает существование тяжелых суперсимметричных частиц, однако модели становятся слишком сложными.

"У нас наступит кризис, я думаю, в ближайшие несколько лет", - говорит Дориго, который скептически настроен по отношению к суперсимметрии, поскольку эта теория вводит множество новых частиц, на которых нет даже намека в имеющихся данных.

Сотрудник Национальной лаборатории имени Ферми (США) и член коллаборации CMS Алексей Ферапонтов полагает, что "хоронить" теорию пока рано.

"Поставлены лимиты на пару теорий, и они не исключены совсем, то есть, на более высоких энергиях можно еще найти SUSY. Кроме того, суперсимметричных теорий довольно много - и эти эксперименты затронули одну-две из них",

25 Февраля 2011, 1:58    Den    3641    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.