Dalelių fizikos pagrindinė teorija paaiškina viską apie subatominį pasaulį ... išskyrus tas dalis, kurių jis neturi. Ir, deja, nėra daug glostančių būdvardžių, kuriuos būtų galima pritaikyti vadinamajam standartiniam modeliui. Ši pamatinės fizikos teorija, sukurta palaipsniui, per dešimtmečius geriausiai apibūdinama kaip neprigimtinė, hodgepodge ir MacGyver-ed kartu su stygų gabalėliais ir kramtoma guma.
Vis dėlto tai yra neįtikėtinai galingas modelis, tiksliai prognozuojantis didžiulę sąveikų ir procesų įvairovę.
Tačiau ji turi akivaizdžių trūkumų: joje nėra gravitacijos; tai negali paaiškinti įvairių dalelių, iš kurių kai kurios suteikia jėgą, masės; jis nepaaiškina tam tikro neutrininio elgesio; ir tiesmukiškai tai neturi atsakymo apie tamsiosios materijos egzistavimą.
Taigi, mes turime ką nors išsiaiškinti. Norėdami geriau suprasti savo visatą, turime peržengti standartinį modelį.
Deja, pastaraisiais metais buvo atmesta arba labai apribota daugelio pagrindinių pretendentų, aiškinančių šią didelę anapus - vadinamų supersimetrinėmis teorijomis, dalis. Vis dar egzistuoja „Sveika, Marija“ koncepcija, galinti paaiškinti paslaptingas Visatos dalis, kurių neapima standartinis modelis: Tačiau ilgaamžės supersimetriškos dalelės, kartais trumpai vadinamos spartikliais. Tačiau liūdniausia, kad pastaruoju metu ieškant šių keisto kamuoliuko dalelių grįžo tuščiomis rankomis.
Ne tokia super simetrija
Iki šiol madingiausias teorijų rinkinys, peržengiantis dabartinio standartinio modelio ribas, yra sugrupuotas į idėjų klasę, vadinamą supersimetrija. Šiuose modeliuose dvi pagrindinės gamtoje esančių dalelių stovyklos („bozonai“, tokios kaip pažįstami fotonai, ir „fermionai“ - kaip elektronai, kvarkai ir neutrinai) iš tikrųjų turi keistą brolių ir seserų santykį. Kiekvienas bozonas turi partnerį fermiono pasaulyje, taip pat kiekvienas fermionas turi bozono draugą, kuris galėtų vadinti savo.
Nė vienas iš šių partnerių (arba, tiksliau tariant, painiame dalelių fizikos žargonu - „superparteriai“) nėra tarp įprastų žinomų dalelių šeimos. Paprastai jie yra daug, daug sunkesni, keistesni ir paprastai atrodo keistesni.
Šis masės skirtumas tarp žinomų dalelių ir jų superparterių yra kažkas vadinamo simetrija. Tai reiškia, kad esant didelėms energijoms (kaip ir dalelių greitintuvų vidinės dalys), matematiniai santykiai tarp dalelių ir jų partnerių yra ant lygaus kilio, todėl masės yra lygios. Tačiau esant mažai energijai (pvz., Energijos lygiams, kuriuos patiriate įprastame kasdieniniame gyvenime), ši simetrija nutrūksta, todėl partnerio dalelių masės kyla į dangų. Šis mechanizmas yra svarbus, nes jis taip pat gali paaiškinti, kodėl, pavyzdžiui, gravitacija yra tiek silpnesnė nei kitų jėgų. Matematika yra tik šiek tiek sudėtinga, tačiau trumpa versija yra tokia: Visatoje kažkas sulūžo, todėl normaliosios dalelės tapo drastiškai mažiau masyvios nei jų superparteriai. Tas pats laužymo veiksmas galėjo nubausti sunkumą, sumažinus jo stiprumą kitų jėgų atžvilgiu. Madingas.
Ilgai gyventi ir klestėti
Norėdami medžioti supersimetriją, krūva fizikų susmulkino ir pastatė atominį triuškinamąjį aparatą, vadinamą dideliu hadronų susidūrėju, kuris po ilgus metus trukusių sunkių paieškų padarė stebinančią, bet nuviliančią išvadą, kad beveik visi supersimetrijos modeliai buvo klaidingi.
Oi.
Paprasčiau tariant, mes negalime rasti jokių partnerio dalelių. Nulis. Zilchas. Nada. Pačiame galingiausiame pasaulyje susidūrime, kuriame dalelės prieš susidurdamos viena su kita, sukama aplink apskritą sprogimą, prieš susidurdamos viena su kita, neatsirado jokių supersimetrijos užuominų, todėl kartais susidaro naujos egzotinės dalelės. Tai nebūtinai reiškia, kad supersimetrija per se yra neteisinga, tačiau dabar atmesti visi paprasčiausi modeliai. Ar laikas atsisakyti supersimetrijos? Galbūt, bet gali būti Sveika Marija: ilgaamžės dalelės.
Paprastai, dalelių fizikos krašte, kuo masyvesnis tu esi, tuo nestabilesnis esi ir tuo greičiau suskaidysi į paprastesnes, lengvesnes daleles. Tiesiog viskas yra taip. Kadangi tikimasi, kad visos partnerio dalelės bus sunkios (priešingu atveju mes jas jau būtume matę), mes tikėjomės, kad jos greitai pasiskirstys į kitų dalykų, kuriuos galime atpažinti, dušas, ir tada mes atitinkamai pastatysime savo detektorius.
O kas, jei partnerio dalelės būtų ilgaamžės? Kas nutiktų, jei per egzotiškos fizikos egzistavimą (duokite teoretikams keletą valandų apie tai pagalvoti ir jiems sugalvos daugiau nei pakankamai keiksmažodžių, kad tai įvyktų), šioms dalelėms pavyks išvengti detektorių ribų, prieš tai jas sąmoningai nurimdamos. į ką nors mažiau keisto? Pagal šį scenarijų mūsų paieškos būtų buvusios visiškai tuščios vien todėl, kad mes neieškojome pakankamai toli. Be to, mūsų detektoriai nėra skirti tiesiogiai ieškoti šių ilgaamžių dalelių.
ATLAS į pagalbą
Neseniai internete, publikuotame internete, vasario 8 d., Apie prieš spausdinimo serverį „arXiv“, ATLAS (šiek tiek nepatogus trumpinys „A Toroidal LHC ApparatuS“) bendradarbiaujant dideliame hadronų kollideryje pranešė apie tokių ilgaamžių dalelių tyrimą. Dabartinėmis eksperimentinėmis nuostatomis jie negalėjo ieškoti visų įmanomų ilgalaikių dalelių, tačiau jie galėjo ieškoti neutralių dalelių, kurių masė nuo 5 iki 400 kartų didesnė nei protono.
ATLAS komanda ilgą laiką gyvenančių dalelių ieškojo ne detektoriaus centre, bet jo kraštuose, kurie dalelėms būtų leidę judėti bet kur nuo kelių centimetrų iki kelių metrų. Žmogaus standartų atžvilgiu tai gali neatrodyti labai toli, tačiau didžiulėms, pagrindinėms dalelėms tai taip pat gali būti žinomos visatos kraštas.
Žinoma, tai nėra pirmas ilgalaikių dalelių ieškojimas, tačiau jis yra pats išsamiausias, naudojant beveik visą eksperimentinių įrašų masę dideliame hadronų kollideryje.
Ir didelis rezultatas: nieko. Nulis. Zilchas. Nada.
Nei vienas ženklas apie bet kokias ilgai negyvas daleles.
Ar tai reiškia, kad idėja taip pat negyva? Ne gana - šie instrumentai nebuvo tikrai skirti medžioti tokio tipo laukinius žvėris, ir mes šveičiame tik tai, ką turime. Gali prireikti kitos kartos eksperimentų, specialiai suprojektuotų ilgaamžėms dalelėms spąstais, kol iš tikrųjų pagauname vieną.
Arba, dar slegiamiau, jų nėra. Ir tai reikštų, kad šie padarai - kartu su savo supersimetriniais partneriais - iš tikrųjų yra tik karštligiškų fizikų svajoti vaiduokliai, o mums iš tikrųjų reikia visiškai naujos sistemos, skirtos išspręsti kai kurias iškilusias šiuolaikinės fizikos problemas.
