Владајућа теорија физике честица објашњава све о субатомском свету ... осим делова које он нема. И нажалост, нема пуно ласкавих придјева који се могу применити на такозвани Стандардни модел. Изграђена помало током деценија, ова теорија фундаменталне физике најбоље се описује као незграпна, мекота и МацГивер-ед заједно са комадима жице и жвакаће гуме.
Ипак је то невероватно моћан модел који тачно предвиђа огромну разноврсност интеракција и процеса.
Али има неке уочљиве недостатке: Не укључује гравитацију; не може објаснити масу разних честица, од којих неке дају силу; нема објашњење за одређено неутрално понашање; и директно постављање нема одговор за постојање тамне материје.
Морамо нешто смислити. Морамо да надиђемо стандардни модел да бисмо боље разумели наш универзум.
На жалост, многи водећи кандидати који објашњавају ову велику ону - звану супер-симетричне теорије - последњих година су искључени или строго ограничени. Још увек постоји концепт Хаил Мари који би могао објаснити мистериозне делове свемира, који нису обухваћени Стандардним моделом: Међутим, дуговечне супер-симетричне честице, које се понекад укратко називају и делићима. Али депресивно, недавно се потрага за овим чудним честицама вратила празних руку.
Не баш супер симетрија
Далеко најмодернији скуп теорија који се крећу даље од границе тренутног стандардног модела групише се у класу идеја познатих као суперсиметрија. У овим моделима, два главна табора честица у природи ("бозони", попут познатих фотона и "фермиони" - попут електрона, кваркова и неутрина) заправо имају чудан однос браће. Сваки бозон има партнера у фермионском свету, а исто тако, сваки фермион има пријатеља са бозонима који би могао назвати свог.
Ниједан од ових партнера (или прикладније у збуњујућем жаргону физике честица - „суперпартнери“) није међу нормалном породицом познатих честица. Уместо тога, они су обично много, много тежи, чуднији и углавном чуднијег изгледа.
Ова разлика у маси између познатих честица и њихових суперпартнера резултат је нечега што се назива кршење симетрије. То значи да при високим енергијама (попут унутрашњости акцелератора честица) математички односи између честица и њихових партнера су уједначени, што доводи до једнаких маса. Међутим, при ниским енергијама (као што су нивои енергије који осећате у нормалном, свакодневном животу), ова симетрија је нарушена, што шаље партнерове масе честица које се нагло повећавају. Овај механизам је важан, јер се такође може потенцијално објаснити зашто је, на пример, гравитација толико слабија од осталих сила. Математика је само мало компликована, али кратка верзија је следећа: Нешто се сломило у свемиру, услед чега нормалне честице постају драстично мање масивне у односу на своје суперпартнере. Та иста акција ломљења можда је казнила гравитацију, умањивши њену снагу у односу на остале силе. Нифти.
Живи дуго и просперитетно
У потрази за суперсиметријом, гомила физичара упала је и изградила атом за разбијање атома зван Велики хадронски сударач, који је након вишегодишњих напорних претрага дошао до изненађујућег, али разочаравајућег закључка да су готово сви модели суперсиметрије били у криву.
Упс.
Једноставно речено, не можемо пронаћи партнерове честице. Нула. Зилцх. Нада. Нису се појавили никакви наговештаји о супер-симетрији на најмоћнијем сударачу на свету, где се честице стисну око кружне контрацепције при брзини светлости пре него што се сударају једна са другом, што понекад резултира производњом нових егзотичних честица. То не мора нужно значити да је суперсиметрија по себи погрешна, али сви најједноставнији модели су сада искључени. Да ли је време да се напустимо суперсиметрије? Можда, али можда ће постојати Хаил Мари: честице дугог живота.
Обично сте у земљи физике честица масивнији, нестабилнији сте и брже ћете пропадати у једноставније, светлије честице. Само је тако. Пошто се очекује да ће партнерове честице бити тешке (иначе бисмо их већ видели), очекивали смо да ће се брзо распасти у тушеве других ствари које бисмо могли препознати, а затим бисмо у складу с тим изградили и своје детекторе.
Али шта ако су честице партнера дуговечне? Шта ако, кроз неку чудак егзотичне физике (дајте теоретичарима неколико сати да размисле о томе, и они ће смислити више него довољно куиркинг-а да се то догоди), ове честице успеју да побегну од граница наших детектора пре него што достојно пропадну. у нешто мање чудно? У овом сценарију, наша би претрага испала потпуно празна, једноставно зато што нисмо гледали довољно далеко. Такође, наши детектори нису дизајнирани тако да могу директно тражити те дуготрајне честице.
АТЛАС у помоћ
У недавном раду објављеном на мрежи 8. фебруара на серверу за штампање арКсив, чланови АТЛАС-ове колаборације (помало незгодна скраћеница за А Тороидал ЛХЦ АппаратуС) на великом хадронском сударачу пријавили су истрагу таквих дуговечних честица. Са тренутном експерименталном поставком, нису могли да претражују све могуће честице дугог живота, али су могли да траже неутралне честице са масама између 5 и 400 пута веће од протона.
АТЛАС тим тражио је дуготрајне честице не у центру детектора, већ на његовим ивицама, што би омогућило честицама да путују било где од неколико центиметара до неколико метара. То се можда не чини превише у смислу људских стандарда, али за масивне, фундаменталне честице, то би могла бити ивица познатог универзума.
Наравно, ово није прва потрага за дуговечним честицама, али она је најопсежнија, користећи скоро сву тежину оптерећења експерименталних записа на Великом хадронском сударачу.
И велики резултат: Ништа. Нула. Зилцх. Нада.
Нити један знак ниједне дуготрајне честице.
Да ли то значи да је и та идеја мртва? Не баш - ови инструменти заправо нису били дизајнирани за лов на ове врсте дивљих звер, а грешимо само оним што имамо. Можда ће бити потребна још једна генерација експеримената специјално дизајнирана да ухвати дуговјечне честице прије него што је заправо ухватимо.
Или, што је депресивније, они не постоје. А то би значило да су ова створења - заједно са својим суперсиметричним партнерима - заиста само духови о којима су сањали грозничави физичари, а оно што нам је заправо потребно је потпуно нови оквир за решавање неких изванредних проблема савремене физике.
