Оброблення перших даних, отриманих на Великому адронному колайдері, поставило під загрозу теорію суперсиметрії — один із найпопулярніших варіантів розвитку головної фізичної теорії, Стандартної моделі, пише інтернет-видання Physics World.
У фізиці високих енергій учені часто шукають певні аналогії, спорідненість між різними видами взаємодій. Наприклад, постає питання, чи однаково поводяться частинки й античастинки, чи змінюються фізичні закони в разі просторового відбиття однієї з координатних осей або обернення часу.
Багато з уже встановлених таких "симетрій" зазнали спонтанного порушення під час охолодження й розширення Всесвіту. Так, принаймні стосовно слабких ядерних сил було порушено симетрію між "правим" і "лівим".
Подібним чином теоретики запропонували гіпотезу про існування в ранньому Всесвіті ще одного виду симетрії — симетрії між бозонами і ферміонами. На цій гіпотезі й ґрунтується теорія суперсиметрії (SUSY), яка стверджує, що кожен із ферміонів і бозонів має мати сусі-партнера — ферміон [так в оригіналі; тип партнера потребує уточнення], наприклад фотон - фотино, глюон — глюїно, а також пари (до назв гіпотетичних сусі-партнерів ферміонів на початку слова додають "с") скварк — кварк, селектрон - електрон, снуклон — нуклон і т. д.
Потім суперсиметричні частинки стали набагато важчими за звичайну речовину й розпалися, а їхні "залишки" утворили "темну матерію", з якої майже на чверть складається Всесвіт.
Суперсиметрія дає спосіб об’єднати електрослабку й сильну взаємодії та зрештою створити єдину теорію поля. В експериментах на колайдері вчені розраховують побачити народження суперсиметричних частинок, яких поки що не виявили в жодному експерименті.
Члени колаборації CMS намагалися виявити "суперпартнерів" кварків і глюонів. Якби ці частинки народжувалися під час зіткнень протонів на колайдері, вони розпадалися б на "звичайні" кварки й глюони, а також легкі стабільні частинки нейтраліно, з яких, згідно з теорією, може складатися "темна матерія".
Кварки й глюони, своєю чергою, створювали б потоки (джети) інших частинок, а нейтраліно, які не взаємодіють зі звичайною матерією, "відлітали" б непоміченими. Детектор CMS міг би бачити джети, і вчені, виявивши "нестачу" енергії, яку забрали нейтраліно, могли б зробити висновок про народження суперсиметричних частинок. Однак наразі кількість зіткнень, які задовольняли б усі ці умови, відносно невелика.
Учасники колаборації CMS у статті, опублікованій в електронній бібліотеці Корнелльського університету, говорять лише про нові обмеження, які накладаються на один із варіантів теорії суперсиметрії.
Учені, які працюють із детектором ATLAS, намагаються виявити народження суперпартнерів, фіксуючи народження електронів і мюонів із втратою енергії. Таких подій фіксували ще менше. Дослідникам вдалося виключити варіанти теорії, згідно з якими маса суперпартнера глюона — глюїно — менша за 700 гігаелектронвольт.
Водночас багато вчених вважає, що відсутність ознак суперсиметрії в даних колайдера не є поганим передвістям для цієї теорії, яка сама складається із сотень різних варіантів, що залежать від поєднань десятків можливих параметрів.
"На цьому етапі ми насправді не можемо виключити жодної теорії", — каже один з учасників колаборації ATLAS Амір Фарбін (Amir Farbin).
Його колега, італійський фізик Томмазо Доріґо, вважає, що підстави для занепокоєння є. Суперсиметрія має порушуватися, щоб суперпартнери стали важчими за "звичайні" частинки. Причому це порушення має відбуватися за тієї самої енергії, за якої порушується електрослабка симетрія, у точці, коли переносники слабкої взаємодії — W- і Z-бозони — стають масивними, а переносники електромагнітної — фотони — залишаються безмасовими.
Вважалося, що таке порушення відбувається за енергій близько 250 гігаелектронвольт. Однак результати ВАК показують, що "точка розриву" лежить вище за це значення. Теорія допускає існування важких суперсиметричних частинок, проте моделі стають надто складними.
"У нас настане криза, думаю, у найближчі кілька років", — каже Доріґо, який скептично ставиться до суперсиметрії, оскільки ця теорія вводить безліч нових частинок, на які немає навіть натяку в наявних даних.
Співробітник Національної лабораторії імені Фермі (США) та член колаборації CMS Олексій Ферапонтов вважає, що "ховати" теорію поки що зарано.
"Установлено обмеження на пару теорій, і їх не виключено повністю, тобто за вищих енергій іще можна знайти SUSY. Крім того, суперсиметричних теорій досить багато — а ці експерименти торкнулися однієї-двох із них",
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):