कण मॉडल द्वारा दर्शाए गए भौतिक प्रणालियों के उदाहरण। मौलिक बातचीत का मानक मॉडल। समापन और उद्घाटन

जोआकिम माथियास के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम द्वारा हाल ही में की गई एक खोज ने पहली बार आधुनिक कण भौतिकी, अर्थात् मानक मॉडल की नींव को गंभीरता से हिला दिया है। शोधकर्ताओं ने बी-मेसन कण के क्षय के एक गैर-मानक संस्करण की भविष्यवाणी करने में कामयाबी हासिल की, जिसे यह मॉडल ध्यान में नहीं रखता है। इसके अलावा, लगभग तुरंत उनके अनुमानों की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हाल के वर्षों में, प्राथमिक कणों के अध्ययन में शामिल भौतिक विज्ञानी तेजी से कह रहे हैं कि यह अनुशासन पहले से ही सभी के लिए परिचित मानक मॉडल के ढांचे के भीतर बहुत छोटा हो गया है। दरअसल, कई घटनाएं पहले ही दर्ज की जा चुकी हैं, जिन्हें इसके ढांचे के भीतर समझाना मुश्किल है। उदाहरण के लिए, यह मॉडल भविष्यवाणी नहीं कर सकता है कि कौन से कण डार्क मैटर बना सकते हैं, और इस सवाल का भी जवाब नहीं देते हैं कि लंबे समय से वैज्ञानिकों को पीड़ा हो रही है - हमारे ब्रह्मांड में एंटीमैटर (बैरियन एसिमेट्री) की तुलना में अधिक पदार्थ क्यों है। और नाभिक के ठंडे रूपांतरण की प्रक्रिया की एर्जियोनिक व्याख्या, जिसके बारे में हमने बहुत पहले नहीं लिखा था, वह भी उसी मानक मॉडल की "कार्रवाई" से परे है।

फिर भी, अधिकांश भौतिक विज्ञानी अभी भी प्राथमिक कणों के रहस्यमय जीवन की व्याख्या करने के इस विशेष तरीके का पालन करते हैं। आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण कि अब तक किसी ने कुछ भी बेहतर नहीं बनाया है, आंशिक रूप से क्योंकि मानक मॉडल की अधिकांश भविष्यवाणियों में अभी भी प्रयोगात्मक पुष्टि है (जिसे वैकल्पिक परिकल्पना के बारे में नहीं कहा जा सकता है)। इसके अलावा, कुछ समय पहले तक, प्रयोगों में इस मॉडल से कोई गंभीर विचलन नहीं पाया गया था। हालाँकि, ऐसा नहीं लगता कि यह बहुत पहले हुआ था। इसका मतलब कण भौतिकी के एक पूरी तरह से नए सिद्धांत का जन्म हो सकता है, जिसमें वर्तमान मानक मॉडल एक विशेष मामले की तरह दिखेगा, जैसे न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत सामान्य सापेक्षता के ढांचे में गुरुत्वाकर्षण के एक विशेष मामले की तरह दिखता है।

यह सब इस तथ्य से शुरू हुआ कि जोआकिम माथियास के नेतृत्व में भौतिकविदों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने कई भविष्यवाणियां कीं कि बी-मेसन के क्षय की संभावना में किस तरह के विचलन मानक मॉडल से अलग हो सकते हैं और नई भौतिकी का संकेत दे सकते हैं। मैं आपको याद दिला दूं कि बी-मेसन एक कण है जिसमें बी-क्वार्क और डी-एंटीक्वार्क होता है। मानक मॉडल के प्रावधानों के अनुसार, यह कण एक म्यूऑन (एक नकारात्मक चार्ज कण, वास्तव में एक बहुत भारी इलेक्ट्रॉन) और एक एंटीमुऑन में क्षय हो सकता है, हालांकि इस तरह की घटना की संभावना बहुत अधिक नहीं है। हालांकि, पिछले साल क्योटो में एक सम्मेलन में, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में काम कर रहे भौतिकविदों ने बताया कि वे इस तरह के क्षय के निशान रिकॉर्ड करने में सक्षम थे (और सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई संभावना के साथ)।

मथियास समूह ने माना कि इस मेसन को कुछ अलग तरह से क्षय होना चाहिए - म्यूऑन की एक जोड़ी और एक अब तक अज्ञात कण K * में, जो लगभग तुरंत एक काओन और एक पियोन (दो लाइटर मेसन) में बदल जाता है। यह उल्लेखनीय है कि वैज्ञानिकों ने 19 जुलाई को यूरोपियन फिजिकल सोसाइटी की एक बैठक में अपने शोध के परिणामों की सूचना दी, और इस कार्यक्रम में बोलने वालों में से अगले वक्ता (यह लार्ज हैड्रॉन से एलएचसीबी सहयोग से भौतिक विज्ञानी निकोलस सेरा थे) Collider) ने बताया कि उनका समूह इस तरह के टूटने के निशान को ठीक करने में कामयाब रहा। इसके अलावा, सेरा समूह के प्रायोगिक परिणाम लगभग पूरी तरह से डॉ. मैथियास और उनके सह-लेखकों की रिपोर्ट में अनुमानित विचलन के साथ मेल खाते हैं!

दिलचस्प बात यह है कि भौतिक विज्ञानी इन परिणामों का मूल्यांकन 4.5σ के सांख्यिकीय महत्व के साथ करते हैं, जिसका अर्थ है कि वर्णित घटना की विश्वसनीयता बहुत अधिक है। आपको याद दिला दूं कि तीन के प्रायोगिक साक्ष्य को महत्वपूर्ण महत्व का परिणाम माना जाता है, और पांच को एक अच्छी तरह से स्थापित खोज माना जाता है - यह पिछले साल के प्रयोगों के परिणामों को सौंपा गया महत्व मूल्य है, जो अंततः निशान पाए गए हिग्स बोसोन के अस्तित्व के बारे में

फिर भी, डॉ. मथायस खुद मानते हैं कि किसी को अभी निष्कर्ष पर नहीं जाना चाहिए। "इन परिणामों की पुष्टि करने के लिए, अतिरिक्त सैद्धांतिक अध्ययन की आवश्यकता होगी, साथ ही साथ नए माप भी होंगे। हालांकि, यदि हमारे निष्कर्ष वास्तव में सही हैं, तो हम एक नई भौतिकी के अस्तित्व की पहली प्रत्यक्ष पुष्टि का सामना करेंगे - एक सिद्धांत सामान्य से अधिक सामान्य स्वीकृत मानक मॉडल। यदि हिग्स बोसोन ने अंततः मानक मॉडल की पहेली को अनुमति दी, तो ये परिणाम एक नई पहेली का पहला टुकड़ा हो सकते हैं - बहुत बड़ा, "वैज्ञानिक कहते हैं।

मानक मॉडलप्राथमिक कणों की संरचना और अंतःक्रियाओं का एक आधुनिक सिद्धांत है, जिसे बार-बार प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया जाता है। यह सिद्धांत बहुत कम संख्या में अभिधारणाओं पर आधारित है और आपको सैद्धांतिक रूप से प्राथमिक कणों की दुनिया में हजारों विभिन्न प्रक्रियाओं के गुणों की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है। अधिकांश मामलों में, इन भविष्यवाणियों की पुष्टि प्रयोग द्वारा की जाती है, कभी-कभी असाधारण रूप से उच्च सटीकता के साथ, और वे दुर्लभ मामले जब मानक मॉडल की भविष्यवाणियां अनुभव से असहमत होती हैं, जो गर्म बहस का विषय बन जाती हैं।

मानक मॉडल वह सीमा है जो प्राथमिक कणों की दुनिया में विश्वसनीय रूप से ज्ञात काल्पनिक से अलग करती है। प्रयोगों का वर्णन करने में अपनी प्रभावशाली सफलता के बावजूद, मानक मॉडल को प्राथमिक कणों का अंतिम सिद्धांत नहीं माना जा सकता है। भौतिक विज्ञानी आश्वस्त हैं कि यह सूक्ष्म जगत की संरचना के कुछ गहरे सिद्धांत का हिस्सा होना चाहिए. यह किस प्रकार का सिद्धांत है यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है। सिद्धांतकारों ने इस तरह के सिद्धांत के लिए बड़ी संख्या में उम्मीदवारों का विकास किया है, लेकिन केवल एक प्रयोग से पता चलता है कि उनमें से कौन सा हमारे ब्रह्मांड में विकसित वास्तविक स्थिति से मेल खाता है। यही कारण है कि भौतिक विज्ञानी लगातार मानक मॉडल से किसी भी विचलन की तलाश कर रहे हैं, किसी भी कण, बल या प्रभाव की मानक मॉडल द्वारा भविष्यवाणी नहीं की गई है। वैज्ञानिक सामूहिक रूप से इन सभी घटनाओं को "नई भौतिकी" कहते हैं; बिल्कुल सही नई भौतिकी की खोज और लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर का मुख्य कार्य है.

मानक मॉडल के मुख्य घटक

मानक मॉडल का कार्य उपकरण क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत है - एक सिद्धांत जो क्वांटम यांत्रिकी को प्रकाश की गति के करीब गति से बदल देता है। इसमें प्रमुख वस्तुएं कण नहीं हैं, जैसा कि शास्त्रीय यांत्रिकी में होता है, न कि "कण-तरंगें", जैसा कि क्वांटम यांत्रिकी में होता है, लेकिन क्वांटम क्षेत्र: इलेक्ट्रॉनिक, म्यूऑन, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, क्वार्क, आदि - "माइक्रोवर्ल्ड की संस्थाओं" की प्रत्येक किस्म के लिए एक।

दोनों निर्वात, और जिसे हम अलग-अलग कणों के रूप में देखते हैं, और अधिक जटिल संरचनाएं जिन्हें अलग-अलग कणों में कम नहीं किया जा सकता है - यह सब क्षेत्रों के विभिन्न राज्यों के रूप में वर्णित है। जब भौतिक विज्ञानी "कण" शब्द का उपयोग करते हैं, तो उनका अर्थ वास्तव में क्षेत्रों की इन अवस्थाओं से होता है, न कि व्यक्तिगत बिंदु वस्तुओं से।

मानक मॉडल में निम्नलिखित मुख्य तत्व शामिल हैं:

• पदार्थ की मौलिक "ईंटों" का एक सेट - छह प्रकार के लेप्टान और छह प्रकार के क्वार्क. ये सभी कण स्पिन 1/2 फ़र्मियन हैं और बहुत स्वाभाविक रूप से खुद को तीन पीढ़ियों में व्यवस्थित करते हैं। कई हैड्रॉन - मजबूत अंतःक्रिया में शामिल यौगिक कण - विभिन्न संयोजनों में क्वार्क से बने होते हैं।
• तीन प्रकार के बलमौलिक fermions के बीच अभिनय - विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत। कमजोर और विद्युत चुम्बकीय संपर्क एक ही के दो पहलू हैं इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन. मजबूत बल अलग खड़ा होता है, और यह वह बल है जो क्वार्क को हैड्रॉन में बांधता है।
• इन सभी बलों का वर्णन के आधार पर किया गया है गेज सिद्धांत- उन्हें "जबरन" सिद्धांत में पेश नहीं किया जाता है, लेकिन ऐसा लगता है कि सिद्धांत कुछ परिवर्तनों के संबंध में सममित होने की आवश्यकता के परिणामस्वरूप स्वयं उत्पन्न होता है। अलग-अलग प्रकार की समरूपता मजबूत और इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन को जन्म देती है।
• इस तथ्य के बावजूद कि सिद्धांत में ही एक इलेक्ट्रोवीक समरूपता है, हमारी दुनिया में इसका अनायास उल्लंघन होता है। इलेक्ट्रोवीक समरूपता का सहज टूटना- सिद्धांत का एक आवश्यक तत्व, और मानक मॉडल के ढांचे में, हिग्स तंत्र के कारण उल्लंघन होता है।
• के लिए संख्यात्मक मान लगभग दो दर्जन स्थिरांक: ये मौलिक फ़र्मों के द्रव्यमान हैं, परस्पर क्रिया के युग्मन स्थिरांक के संख्यात्मक मान जो उनकी ताकत और कुछ अन्य मात्राओं की विशेषता रखते हैं। उन सभी को अनुभव की तुलना में एक बार और सभी के लिए निकाला जाता है और अब आगे की गणना में समायोजित नहीं किया जाता है।

इसके अलावा, मानक मॉडल एक पुनर्निर्माण योग्य सिद्धांत है, अर्थात, इन सभी तत्वों को इसमें इस तरह से आत्म-संगत तरीके से पेश किया जाता है, जो सिद्धांत रूप में, सटीकता की आवश्यक डिग्री के साथ गणना करने की अनुमति देता है। हालांकि, सटीकता की वांछित डिग्री के साथ गणना अक्सर असहनीय रूप से जटिल हो जाती है, लेकिन यह सिद्धांत की समस्या नहीं है, बल्कि हमारी कम्प्यूटेशनल क्षमताओं की समस्या है।

मानक मॉडल क्या कर सकता है और क्या नहीं

मानक मॉडल कई मायनों में एक वर्णनात्मक सिद्धांत है। यह कई सवालों के जवाब नहीं देता है जो "क्यों" से शुरू होते हैं: इतने सारे कण और वास्तव में ये क्यों हैं? ये इंटरैक्शन कहां से आए और वास्तव में ऐसे गुणों के साथ? प्रकृति को तीन पीढ़ियाँ बनाने की आवश्यकता क्यों पड़ी? पैरामीटर के संख्यात्मक मान बिल्कुल समान क्यों हैं? इसके अलावा, मानक मॉडल प्रकृति में देखी गई कुछ घटनाओं का वर्णन करने में असमर्थ है। विशेष रूप से, इसमें न्यूट्रिनो द्रव्यमान और डार्क मैटर कणों के लिए कोई स्थान नहीं है। मानक मॉडल गुरुत्वाकर्षण को ध्यान में नहीं रखता है, और यह ज्ञात नहीं है कि ऊर्जा के प्लैंक पैमाने पर इस सिद्धांत का क्या होता है, जब गुरुत्वाकर्षण अत्यंत महत्वपूर्ण हो जाता है।

यदि, हालांकि, प्राथमिक कणों के टकराव के परिणामों की भविष्यवाणी के लिए मानक मॉडल का उपयोग अपने इच्छित उद्देश्य के लिए किया जाता है, तो यह विशिष्ट प्रक्रिया के आधार पर, सटीकता की अलग-अलग डिग्री के साथ गणना करने की अनुमति देता है।

• विद्युत चुम्बकीय घटना (इलेक्ट्रॉन बिखरने, ऊर्जा स्तर) के लिए सटीकता प्रति मिलियन या उससे भी बेहतर भागों तक पहुंच सकती है। यहां रिकॉर्ड इलेक्ट्रॉन के विषम चुंबकीय क्षण द्वारा आयोजित किया जाता है, जिसकी गणना एक अरबवें से बेहतर सटीकता के साथ की जाती है।
• इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन के कारण आगे बढ़ने वाली कई उच्च-ऊर्जा प्रक्रियाओं की गणना एक प्रतिशत से बेहतर सटीकता के साथ की जाती है।
• सबसे बुरी बात यह है कि बहुत अधिक ऊर्जा नहीं होने पर भी मजबूत बातचीत होती है। ऐसी प्रक्रियाओं की गणना की सटीकता बहुत भिन्न होती है: कुछ मामलों में यह प्रतिशत तक पहुंच सकती है, अन्य मामलों में, विभिन्न सैद्धांतिक दृष्टिकोण कई बार भिन्न होने वाले उत्तर दे सकते हैं।

यह जोर देने योग्य है कि कुछ प्रक्रियाओं की आवश्यक सटीकता के साथ गणना करना मुश्किल है, इसका मतलब यह नहीं है कि "सिद्धांत खराब है"। यह सिर्फ इतना है कि यह बहुत जटिल है, और वर्तमान गणितीय तकनीक अभी तक इसके सभी परिणामों का पता लगाने के लिए पर्याप्त नहीं है। विशेष रूप से, प्रसिद्ध गणितीय मिलेनियम समस्याओं में से एक गैर-एबेलियन गेज इंटरैक्शन के साथ क्वांटम सिद्धांत में कारावास की समस्या से संबंधित है।

अतिरिक्त साहित्य:

• हिग्स तंत्र के बारे में बुनियादी जानकारी एल.बी. ओकुन की पुस्तक "प्राथमिक कणों के भौतिकी" (शब्दों और चित्रों के स्तर पर) और "लेप्टन और क्वार्क" (एक गंभीर लेकिन सुलभ स्तर पर) में पाई जा सकती है।

"हमें आश्चर्य है कि प्रतिभाशाली और समर्पित लोगों का एक समूह इतनी छोटी वस्तुओं का पीछा करने के लिए अपना जीवन क्यों समर्पित कर देगा कि उन्हें देखा भी नहीं जा सकता है? वास्तव में, कण भौतिकविदों की कक्षाओं में, मानवीय जिज्ञासा और यह पता लगाने की इच्छा कि हम जिस दुनिया में रहते हैं, वह कैसे काम करती है। ” सीन कैरोल।

यदि आप अभी भी क्वांटम यांत्रिकी वाक्यांश से डरते हैं और अभी भी नहीं जानते हैं कि मानक मॉडल क्या है - बिल्ली में आपका स्वागत है। अपने प्रकाशन में, मैं क्वांटम दुनिया की मूल बातें, साथ ही साथ प्राथमिक कण भौतिकी को यथासंभव सरल और स्पष्ट रूप से समझाने की कोशिश करूंगा। हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि फ़र्मियन और बोसॉन के बीच मुख्य अंतर क्या हैं, क्वार्क के इतने अजीब नाम क्यों हैं, और आखिरकार, हर कोई हिग्स बोसॉन को खोजने के लिए इतना उत्सुक क्यों था।

हम किससे बने हैं?

खैर, हम एक साधारण प्रश्न के साथ सूक्ष्म जगत में अपनी यात्रा शुरू करेंगे: हमारे आस-पास की वस्तुओं में क्या शामिल है? हमारी दुनिया, एक घर की तरह, कई छोटी-छोटी ईंटों से बनी है, जो एक विशेष तरीके से संयुक्त होने पर न केवल दिखने में, बल्कि अपने गुणों में भी कुछ नया बनाती हैं। वास्तव में, यदि आप उन्हें करीब से देखते हैं, तो आप पा सकते हैं कि इतने अलग-अलग प्रकार के ब्लॉक नहीं हैं, बस हर बार वे अलग-अलग तरीकों से एक-दूसरे से जुड़ते हैं, नए रूपों और घटनाओं का निर्माण करते हैं। प्रत्येक खंड एक अविभाज्य प्राथमिक कण है, जिसकी चर्चा मेरी कहानी में की जाएगी।

उदाहरण के लिए, चलो कुछ पदार्थ लेते हैं, इसे मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली का दूसरा तत्व होने दें, एक अक्रिय गैस, हीलियम. ब्रह्मांड में अन्य पदार्थों की तरह, हीलियम अणुओं से बना होता है, जो बदले में परमाणुओं के बीच के बंधनों से बनते हैं। लेकिन इस मामले में, हमारे लिए, हीलियम थोड़ा खास है क्योंकि यह सिर्फ एक परमाणु है।

परमाणु किससे बना होता है?

बदले में हीलियम परमाणु में दो न्यूट्रॉन और दो प्रोटॉन होते हैं, जो परमाणु नाभिक बनाते हैं, जिसके चारों ओर दो इलेक्ट्रॉन घूमते हैं। सबसे दिलचस्प बात यह है कि यहां एकमात्र पूर्ण अविभाज्य है इलेक्ट्रॉन.

क्वांटम दुनिया का एक दिलचस्प पल

कैसे कमएक प्राथमिक कण का द्रव्यमान, अधिकवह जगह लेती है। यही कारण है कि इलेक्ट्रॉन, जो एक प्रोटॉन से 2000 गुना हल्के होते हैं, एक परमाणु के नाभिक की तुलना में बहुत अधिक स्थान लेते हैं।

न्यूट्रॉन और प्रोटॉन तथाकथित के समूह से संबंधित हैं हैड्रॉन्स(कण मजबूत बातचीत के अधीन हैं), और इससे भी अधिक सटीक होने के लिए, बेरिऑनों.

हैड्रोन को समूहों में विभाजित किया जा सकता है

• बेरियन, जो तीन क्वार्कों से बने होते हैं
• मेसन, जिसमें एक जोड़ी होती है: कण-प्रतिकण

न्यूट्रॉन, जैसा कि इसके नाम का तात्पर्य है, न्यूट्रल चार्ज है, और इसे दो डाउन क्वार्क और एक अप क्वार्क में विभाजित किया जा सकता है। प्रोटॉन, एक धनावेशित कण, एक डाउन क्वार्क और दो अप क्वार्क में विभाजित है।

हां, हां, मैं मजाक नहीं कर रहा हूं, उन्हें वास्तव में ऊपरी और निचला कहा जाता है। ऐसा लगता है कि अगर हमने ऊपर और नीचे के क्वार्क और यहां तक ​​​​कि इलेक्ट्रॉन की खोज की, तो हम उनकी मदद से पूरे ब्रह्मांड का वर्णन करने में सक्षम होंगे। लेकिन यह बयान सच्चाई से बहुत दूर होगा।

मुख्य समस्या यह है कि कणों को किसी न किसी तरह एक दूसरे के साथ बातचीत करनी चाहिए। यदि दुनिया में केवल इस त्रिमूर्ति (न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) का समावेश होता, तो कण आसानी से अंतरिक्ष के विशाल विस्तार से उड़ जाते और कभी भी हैड्रॉन जैसे बड़े संरचनाओं में इकट्ठा नहीं होते।

फर्मियन और बोसॉन

काफी समय पहले, वैज्ञानिकों ने प्राथमिक कणों के प्रतिनिधित्व के एक सुविधाजनक और संक्षिप्त रूप का आविष्कार किया, जिसे मानक मॉडल कहा जाता है। यह पता चला है कि सभी प्राथमिक कणों को विभाजित किया गया है फरमिओन्स, जिसमें से सभी पदार्थ बना है, और बोसॉन, जो fermions के बीच विभिन्न प्रकार की बातचीत करते हैं।

इन समूहों के बीच का अंतर बहुत स्पष्ट है। तथ्य यह है कि क्वांटम दुनिया के नियमों के अनुसार, फ़र्मियन को जीवित रहने के लिए कुछ स्थान की आवश्यकता होती है, जबकि उनके समकक्ष, बोसॉन, खरबों में आसानी से एक दूसरे के ऊपर रह सकते हैं।

फरमिओन्स

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, फर्मियन का एक समूह हमारे चारों ओर दृश्यमान पदार्थ बनाता है। हम जो कुछ भी देखते हैं, जहाँ भी देखते हैं, वह फ़र्मों द्वारा निर्मित होता है। फर्मियन में विभाजित हैं क्वार्क, जो एक दूसरे के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं और हैड्रॉन जैसे अधिक जटिल कणों के अंदर फंस जाते हैं, और लेप्टॉन, जो अपने समकक्षों से स्वतंत्र रूप से अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से मौजूद हैं।

क्वार्क्सदो समूहों में विभाजित हैं।

• शीर्ष प्रकार। +23 चार्ज के साथ अप क्वार्क में शामिल हैं: अप, चार्म और ट्रू क्वार्क
• निचला प्रकार। -13 के चार्ज के साथ डाउन-टाइप क्वार्क में शामिल हैं: डाउन, स्ट्रेंज और चार्म क्वार्क

सच्चे और प्यारे सबसे बड़े क्वार्क हैं, जबकि ऊपर और नीचे सबसे छोटे हैं। क्वार्कों को ऐसे असामान्य नाम क्यों दिए गए, और अधिक सही ढंग से, "स्वाद", अभी भी वैज्ञानिकों के लिए विवाद का विषय है।

लेप्टॉनभी दो समूहों में विभाजित हैं।

• "-1" के आवेश वाले पहले समूह में शामिल हैं: एक इलेक्ट्रॉन, एक म्यूऑन (भारी कण) और एक ताऊ कण (सबसे भारी)
• तटस्थ आवेश वाले दूसरे समूह में शामिल हैं: इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो, म्यूऑन न्यूट्रिनो और ताऊ न्यूट्रिनो

न्यूट्रिनो पदार्थ का एक छोटा सा कण है, जिसका पता लगाना लगभग असंभव है। इसका चार्ज हमेशा 0 होता है।

सवाल उठता है कि क्या भौतिकविदों को कणों की कई और पीढ़ियां मिलेंगी जो पिछले वाले की तुलना में और भी अधिक विशाल होंगी। इसका उत्तर देना कठिन है, लेकिन सिद्धांतकारों का मानना ​​है कि लेप्टान और क्वार्क की पीढ़ियां तीन तक सीमित हैं।

कोई समानता नहीं मिली? क्वार्क और लेप्टान दोनों को दो समूहों में विभाजित किया जाता है, जो प्रति इकाई प्रभारी एक दूसरे से भिन्न होते हैं? लेकिन उस पर बाद में...

बोसॉनों

उनके बिना, फर्मियन एक सतत धारा में ब्रह्मांड के चारों ओर उड़ेंगे। लेकिन बोसॉन का आदान-प्रदान, फ़र्मियन एक दूसरे को किसी तरह की बातचीत बताते हैं। स्वयं बोसॉन आपस में परस्पर क्रिया नहीं करते हैं।

बोसॉन द्वारा प्रेषित अन्योन्यक्रिया है:

• विद्युत चुम्बकीय, कण - फोटॉन। ये द्रव्यमान रहित कण प्रकाश संचारित करते हैं।
• मजबूत परमाणु, कण ग्लून्स हैं। इनकी सहायता से परमाणु के नाभिक से निकलने वाले क्वार्क अलग-अलग कणों में क्षय नहीं होते हैं।
• कमजोर परमाणु, कण - W और Z बोसॉन। उनकी मदद से, द्रव्यमान, ऊर्जा द्वारा फ़र्मों को स्थानांतरित किया जाता है, और एक दूसरे में बदल सकते हैं।
• गुरुत्वीय कण - गुरुत्वाकर्षण. सूक्ष्म जगत के पैमाने पर एक अत्यंत कमजोर शक्ति। सुपरमैसिव पिंडों पर ही दिखाई देता है।

गुरुत्वाकर्षण बातचीत के बारे में आरक्षण।
गुरुत्वाकर्षण के अस्तित्व की अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं हुई है। वे केवल एक सैद्धांतिक संस्करण के रूप में मौजूद हैं। मानक मॉडल में, ज्यादातर मामलों में, उन पर विचार नहीं किया जाता है।

बस इतना ही, मानक मॉडल को इकट्ठा किया जाता है।

मुसीबत अभी शुरू हुई है

आरेख में कणों के बहुत सुंदर प्रतिनिधित्व के बावजूद, दो प्रश्न शेष हैं। कण अपना द्रव्यमान कहाँ से प्राप्त करते हैं और क्या है? हिग्स बॉसन, जो बाकी बोसोन से अलग है।

हिग्स बोसोन के उपयोग के विचार को समझने के लिए, हमें क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत की ओर मुड़ना होगा। सरल शब्दों में, यह तर्क दिया जा सकता है कि पूरी दुनिया, पूरे ब्रह्मांड में सबसे छोटे कण नहीं हैं, बल्कि कई अलग-अलग क्षेत्र हैं: ग्लूऑन, क्वार्क, इलेक्ट्रॉनिक, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, आदि। इन सभी क्षेत्रों में लगातार मामूली उतार-चढ़ाव आते रहते हैं। लेकिन हम उनमें से सबसे मजबूत को प्राथमिक कणों के रूप में देखते हैं। हाँ, और यह थीसिस अत्यधिक विवादास्पद है। कणिका-तरंग द्वैतवाद के दृष्टिकोण से, विभिन्न स्थितियों में सूक्ष्म जगत की एक ही वस्तु एक लहर की तरह व्यवहार करती है, कभी-कभी एक प्राथमिक कण की तरह, यह केवल इस बात पर निर्भर करता है कि भौतिक विज्ञानी के लिए स्थिति को मॉडल करने की प्रक्रिया का अवलोकन करना कितना सुविधाजनक है। .

हिग्स फील्ड

यह पता चला है कि एक तथाकथित हिग्स क्षेत्र है, जिसका औसत शून्य पर नहीं जाना चाहता। नतीजतन, यह क्षेत्र पूरे ब्रह्मांड में कुछ निरंतर गैर-शून्य मान लेने की कोशिश करता है। क्षेत्र सर्वव्यापी और निरंतर पृष्ठभूमि बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप हिग्स बोसोन मजबूत उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप प्रकट होता है।
और यह हिग्स क्षेत्र के लिए धन्यवाद है कि कण द्रव्यमान से संपन्न हैं।
एक प्राथमिक कण का द्रव्यमान इस बात पर निर्भर करता है कि वह हिग्स क्षेत्र के साथ कितनी मजबूती से अंतःक्रिया करता हैइसके अंदर लगातार उड़ रहा है।
और यह हिग्स बोसोन के कारण है, और अधिक विशेष रूप से इसके क्षेत्र के कारण, कि मानक मॉडल में कणों के इतने समान समूह हैं। हिग्स क्षेत्र ने न्यूट्रिनो जैसे कई अतिरिक्त कणों के निर्माण को मजबूर किया।

परिणाम

मुझे जो बताया गया है वह मानक मॉडल की प्रकृति की सबसे सतही समझ है और हमें हिग्स बोसोन की आवश्यकता क्यों है। कुछ वैज्ञानिक अभी भी गहराई से आशा करते हैं कि 2012 में पाया गया एक कण जो एलएचसी में हिग्स बोसोन जैसा दिखता है, वह सिर्फ एक सांख्यिकीय त्रुटि थी। आखिरकार, हिग्स क्षेत्र प्रकृति की कई खूबसूरत समरूपताओं को तोड़ देता है, जिससे भौतिकविदों की गणना और अधिक भ्रमित हो जाती है।
कुछ का यह भी मानना ​​है कि मानक मॉडल अपनी अपूर्णता के कारण अपने अंतिम वर्षों को जी रहा है। लेकिन यह प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध नहीं हुआ है, और प्राथमिक कणों का मानक मॉडल मानव विचार की प्रतिभा का एक वैध उदाहरण है।

कण भौतिकी की आधुनिक समझ तथाकथित में निहित है मानक मॉडल . कण भौतिकी का मानक मॉडल (एसएम) क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स, क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स और क्वार्क-पार्टन मॉडल पर आधारित है।
क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (क्यूईडी) - एक उच्च-सटीक सिद्धांत - विद्युत चुम्बकीय बलों के प्रभाव में होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, जिनका उच्च स्तर की सटीकता के साथ अध्ययन किया जाता है।
क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी), जो मजबूत अंतःक्रियाओं की प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, का निर्माण क्यूईडी के साथ सादृश्य द्वारा किया जाता है, लेकिन अधिक हद तक एक अर्ध-अनुभवजन्य मॉडल है।
क्वार्क-पार्टन मॉडल कणों के गुणों और उनकी बातचीत के अध्ययन के सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक परिणामों को जोड़ता है।
अब तक, मानक मॉडल से कोई विचलन नहीं पाया गया है।
मानक मॉडल की मुख्य सामग्री तालिका 1, 2, 3 में प्रस्तुत की गई है। पदार्थ के घटक मौलिक फ़र्मियन (I, II, III) की तीन पीढ़ियाँ हैं, जिनके गुण तालिका में सूचीबद्ध हैं। 1. मौलिक बोसॉन - अंतःक्रियाओं के वाहक (तालिका 2), जिन्हें फेनमैन आरेख (चित्र 1) का उपयोग करके दर्शाया जा सकता है।

तालिका 1: फ़र्मियन - (ћ की इकाइयों में अर्ध-पूर्णांक स्पिन) पदार्थ के घटक

	लेप्टान, स्पिन = 1/2			क्वार्क, स्पिन = 1/2
	सुगंध	वज़न, जीवी/एस 2	बिजली चार्ज, ई	सुगंध	वज़न, जीवी/एस 2	बिजली चार्ज, ई
मैं	वी ई	< 7·10 -9	0	आप, ऊपर	0.005	2/3
	ई, इलेक्ट्रॉन	0.000511	-1	घ, नीचे	0.01	-1/3
द्वितीय	ν μ	< 0.0003	0	सी, आकर्षण	1.5	2/3
	μ, म्यूओन	0.106	-1	एस, अजीब	0.2	-1/3
तृतीय	ν τ	< 0.03	0	टी, शीर्ष	170	2/3
	, ताऊ	1.7771	-1	बी, नीचे	4.7	-1/3

तालिका 2: बोसॉन - अंतःक्रियाओं के वाहक (स्पिन = 0, 1, 2 ... की इकाइयों में)

वाहक बातचीत	वज़न, जीवी/एस2	बिजली चार्ज, ई
इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन
, फोटॉन, स्पिन = 1	0	0
डब्ल्यू - , स्पिन = 1	80.22	-1
डब्ल्यू + , स्पिन = 1	80.22	+1
जेड 0 , स्पिन = 1	91.187	0
मजबूत (रंग) बातचीत
5, ग्लून्स, स्पिन = 1	0	0
अनदेखा बोसॉन
एच 0, हिग्स, स्पिन = 0	> 100	0
जी, गुरुत्वाकर्षण, स्पिन = 2	?	0

तालिका 3: मौलिक अंतःक्रियाओं की तुलनात्मक विशेषताएं

बातचीत की ताकत मजबूत के सापेक्ष इंगित की जाती है।

चावल। 1: फेनमैन आरेख: ए + बी = सी + डी, ए अंतःक्रिया स्थिरांक है, क्यू 2 = -टी - 4-गति है कि कण ए चार प्रकार के इंटरैक्शन में से एक के परिणामस्वरूप कण बी में स्थानांतरित होता है।

1.1 मानक मॉडल के मूल सिद्धांत

• हैड्रॉन क्वार्क और ग्लून्स (पार्टन) से बने होते हैं। क्वार्क स्पिन 1/2 और द्रव्यमान m 0 के साथ फ़र्मियन हैं; ग्लूऑन स्पिन 1 और द्रव्यमान m = 0 वाले बोसॉन होते हैं।
• क्वार्क को दो तरह से वर्गीकृत किया जाता है: स्वाद और रंग। क्वार्क के 6 फ्लेवर और प्रत्येक क्वार्क के लिए 3 रंग हैं।
• स्वाद एक विशेषता है जो मजबूत बातचीत में संरक्षित है।
• एक ग्लूऑन दो रंगों से बना होता है - एक रंग और एक एंटीकलर, और इसके लिए अन्य सभी क्वांटम संख्याएँ शून्य के बराबर होती हैं। जब एक ग्लूऑन उत्सर्जित होता है, तो क्वार्क रंग बदलता है, लेकिन स्वाद नहीं। कुल 8 ग्लून्स होते हैं।
• QCD में प्राथमिक प्रक्रियाओं का निर्माण QED के सादृश्य द्वारा किया जाता है: क्वार्क द्वारा ग्लूऑन का ब्रेम्सस्ट्राहलुंग, ग्लूऑन द्वारा क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़े का उत्पादन। ग्लूऑन द्वारा ग्लूऑन उत्पादन की प्रक्रिया का QED में कोई एनालॉग नहीं है।
• स्थैतिक ग्लूऑन क्षेत्र अनंत पर शून्य की ओर नहीं जाता है, अर्थात। ऐसे क्षेत्र की कुल ऊर्जा अनंत है। इस प्रकार, क्वार्क हैड्रॉन से बाहर नहीं निकल सकते, कारावास होता है।
• आकर्षक बल क्वार्कों के बीच कार्य करते हैं, जिनमें दो असामान्य गुण होते हैं: ए) बहुत कम दूरी पर स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता और बी) इन्फ्रारेड ट्रैपिंग - कारावास, इस तथ्य के कारण कि बातचीत की संभावित ऊर्जा वी (आर) क्वार्क के बीच बढ़ती दूरी के साथ अनिश्चित काल तक बढ़ती है। , V(r ) = -α s /r + ær, α s और æ स्थिरांक हैं।
• क्वार्क-क्वार्क इंटरैक्शन योगात्मक नहीं है।
• केवल रंग एकल मुक्त कणों के रूप में मौजूद हो सकते हैं:
  मेसन सिंगलेट, जिसके लिए तरंग फ़ंक्शन द्वारा दिया जाता है

और बेरियन सिंगलेट वेव फंक्शन के साथ

जहाँ R लाल है, B नीला है, G हरा है।

• धारा और संघटक क्वार्क होते हैं, जिनका द्रव्यमान भिन्न-भिन्न होता है।
• हैड्रॉन बनाने वाले क्वार्कों के बीच एक ग्लूऑन के आदान-प्रदान के साथ प्रक्रिया ए + बी = सी + एक्स के क्रॉस सेक्शन इस प्रकार लिखे गए हैं:

= x a x b s, = x a t/x c ।

प्रतीक ए, बी, सी, डी क्वार्क और उनसे संबंधित चर को दर्शाते हैं, प्रतीक А, В, С - हैड्रॉन, ŝ, , - क्वार्क से संबंधित मात्रा, - हैड्रॉन ए में क्वार्क का वितरण कार्य (या, क्रमशः, - हैड्रॉन बी में क्वार्क बी), क्वार्क सी का हैड्रॉन सी में विखंडन कार्य है, डी / डीटी बातचीत का प्राथमिक क्रॉस सेक्शन qq है।

1.2 मानक मॉडल से विचलन की खोज करें

त्वरित कणों की मौजूदा ऊर्जा पर, QCD के सभी प्रावधान, और इससे भी अधिक QED, अच्छी तरह से पकड़ में आते हैं। उच्च कण ऊर्जा के साथ नियोजित प्रयोगों में, मुख्य कार्यों में से एक मानक मॉडल से विचलन का पता लगाना है।
उच्च ऊर्जा भौतिकी का आगे विकास निम्नलिखित समस्याओं के समाधान से जुड़ा है:

1. मानक मॉडल में स्वीकृत संरचना से भिन्न संरचना वाले विदेशी कणों की खोज करें।
2. न्यूट्रिनो दोलनों के लिए खोजें ν μ और न्यूट्रिनो द्रव्यमान की संबंधित समस्या (ν m ≠ 0)।
3. एक प्रोटॉन के क्षय की खोज करें जिसका जीवनकाल क्स्प > 10 33 वर्ष अनुमानित है।
4. मौलिक कणों की संरचना की खोज करें (स्ट्रिंग्स, प्रीऑन्स दूरी पर d< 10 -16 см).
5. डिकॉन्फिन्ड हैड्रोनिक पदार्थ (क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा) का पता लगाना।
6. तटस्थ K-mesons, D-mesons और B-कणों के क्षय में CP उल्लंघन का अध्ययन।
7. डार्क मैटर की प्रकृति का अध्ययन।
8. निर्वात की संरचना का अध्ययन।
9. हिग्स बोसोन की खोज करें।
10. सुपरसिमेट्रिक कणों की खोज करें।

1.3 मानक मॉडल के अनसुलझे प्रश्न

मौलिक भौतिक सिद्धांत, प्राथमिक कणों (क्वार्क और लेप्टान) के विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाओं का मानक मॉडल 20 वीं शताब्दी की भौतिकी की आम तौर पर मान्यता प्राप्त उपलब्धि है। यह सूक्ष्म जगत के भौतिकी के सभी ज्ञात प्रायोगिक तथ्यों की व्याख्या करता है। हालाँकि, ऐसे कई प्रश्न हैं जिनका उत्तर मानक मॉडल नहीं देता है।

1. इलेक्ट्रोवेक गेज इनवेरिएंस के सहज उल्लंघन के तंत्र की प्रकृति अज्ञात है।

• डब्ल्यू ± - और जेड 0 -बोसोन के लिए द्रव्यमान के अस्तित्व की व्याख्या के लिए स्केलर फ़ील्ड के सिद्धांत में ग्राउंड स्टेट, वैक्यूम के साथ परिचय की आवश्यकता होती है, जो गेज ट्रांसफॉर्मेशन के संबंध में अपरिवर्तनीय है।
• इसका परिणाम एक नए अदिश कण - हिग्स बोसॉन का उदय है।

1. एसएम क्वांटम संख्याओं की प्रकृति की व्याख्या नहीं करता है।

• आवेश क्या हैं (विद्युत; बेरियन; लेप्टन: ले, एल μ, एल τ: रंग: नीला, लाल, हरा) और उन्हें परिमाणित क्यों किया जाता है?
• मौलिक फ़र्मियन (I, II, III) की 3 पीढ़ियाँ क्यों हैं?

1. एसएम में गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं है, इसलिए एसएम में गुरुत्वाकर्षण को शामिल करने का तरीका माइक्रोवर्ल्ड के अंतरिक्ष में अतिरिक्त आयामों के अस्तित्व के बारे में एक नई परिकल्पना है।
2. इस बात की कोई व्याख्या नहीं है कि मौलिक प्लैंक स्केल (M ~ 10 19 GeV) इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन (M ~ 10 2 GeV) के मौलिक पैमाने से इतना दूर क्यों है।

वर्तमान में, इन समस्याओं को हल करने का एक तरीका है। इसमें मौलिक कणों की संरचना के एक नए विचार का विकास शामिल है। यह माना जाता है कि मौलिक कण ऐसी वस्तुएं हैं जिन्हें आमतौर पर "स्ट्रिंग्स" कहा जाता है। स्ट्रिंग्स के गुणों को तेजी से विकसित हो रहे सुपरस्ट्रिंग मॉडल में माना जाता है, जो कण भौतिकी और खगोल भौतिकी में होने वाली घटनाओं के बीच संबंध स्थापित करने का दावा करता है। इस संबंध ने एक नए अनुशासन का निर्माण किया - प्राथमिक कणों का ब्रह्मांड विज्ञान।

20वीं सदी के उत्तरार्ध में प्राथमिक कणों के मानक मॉडल को भौतिकी की सबसे बड़ी उपलब्धि माना जाता है। लेकिन इसके आगे क्या है?

गेज समरूपता पर आधारित प्राथमिक कणों का मानक मॉडल (एसएम), मरे गेल-मान, शेल्डन ग्लासो, स्टीवन वेनबर्ग, अब्दुस सलाम और शानदार वैज्ञानिकों की एक पूरी आकाशगंगा की एक शानदार रचना है। एसएम 10−17 मीटर (प्रोटॉन व्यास का 1%) के क्रम की दूरी पर क्वार्क और लेप्टान के बीच की बातचीत का पूरी तरह से वर्णन करता है, जिसका अध्ययन आधुनिक त्वरक पर किया जा सकता है। हालाँकि, यह पहले से ही 10-18 मीटर की दूरी पर खिसकना शुरू कर देता है, और इससे भी अधिक 10-35 मीटर के प्रतिष्ठित प्लैंक स्केल को उन्नति प्रदान नहीं करता है।

यह माना जाता है कि यह वहाँ है कि सभी मौलिक बातचीत क्वांटम एकता में विलीन हो जाती है। किसी दिन एसएम को एक अधिक पूर्ण सिद्धांत से बदल दिया जाएगा, जो सबसे अधिक संभावना है, अंतिम और अंतिम भी नहीं होगा। वैज्ञानिक मानक मॉडल के लिए एक प्रतिस्थापन खोजने की कोशिश कर रहे हैं। बहुत से लोग मानते हैं कि एसएम की नींव बनाने वाली समरूपताओं की सूची का विस्तार करके एक नया सिद्धांत बनाया जाएगा। इस समस्या को हल करने के लिए सबसे आशाजनक तरीकों में से एक न केवल एसएम की समस्याओं के संबंध में, बल्कि इसके निर्माण से पहले भी रखा गया था।

फर्मी-डिराक आँकड़ों का पालन करने वाले कण (अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले फ़र्मियन) और बोस-आइंस्टीन (पूर्णांक स्पिन वाले बोसॉन)। ऊर्जा कुएं में, सभी बोसॉन समान निचले ऊर्जा स्तर पर कब्जा कर सकते हैं, जिससे बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनता है। दूसरी ओर, फ़र्मियन, पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, और इसलिए समान क्वांटम संख्या वाले दो कण (विशेष रूप से, यूनिडायरेक्शनल स्पिन) समान ऊर्जा स्तर पर कब्जा नहीं कर सकते हैं।

विरोधियों का मिश्रण

1960 के दशक के उत्तरार्ध में, FIAN सैद्धांतिक विभाग के वरिष्ठ शोधकर्ता यूरी गोल्फैंड ने अपने स्नातक छात्र एवगेनी लिख्तमैन को सुझाव दिया कि वह सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के चार-आयामी अंतरिक्ष-समय की समरूपता का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले गणितीय उपकरण का सामान्यीकरण करें। स्थान)।

लिक्टमैन ने पाया कि इन समरूपताओं को गैर-शून्य स्पिन के साथ क्वांटम क्षेत्रों की आंतरिक समरूपता के साथ जोड़ा जा सकता है। इस मामले में, परिवार (गुणक) बनते हैं जो समान द्रव्यमान वाले कणों को एकजुट करते हैं, जिसमें पूर्णांक और अर्ध-पूर्णांक स्पिन (दूसरे शब्दों में, बोसॉन और फ़र्मियन) होते हैं। यह नया और समझ से बाहर दोनों था, क्योंकि दोनों विभिन्न प्रकार के क्वांटम आँकड़ों के अधीन हैं। बोसॉन एक ही अवस्था में जमा हो सकते हैं, और फ़र्मियन पाउली सिद्धांत का पालन करते हैं, जो इस तरह के जोड़े संघों को भी सख्ती से मना करता है। इसलिए, बोसोनिक-फर्मियन मल्टीप्लेट्स का उद्भव एक गणितीय विदेशीवाद की तरह लग रहा था जिसका वास्तविक भौतिकी से कोई लेना-देना नहीं था। FIAN में ऐसा ही माना जाता था। बाद में, अपने संस्मरणों में, आंद्रेई सखारोव ने बोसॉन और फ़र्मियन के एकीकरण को एक महान विचार कहा, लेकिन उस समय यह उन्हें दिलचस्प नहीं लगा।

मानक से परे

एसएम की सीमाएं कहां हैं? "मानक मॉडल उच्च ऊर्जा त्वरक पर प्राप्त लगभग सभी डेटा के अनुरूप है। - रूसी विज्ञान अकादमी सर्गेई ट्रॉट्स्की के परमाणु अनुसंधान संस्थान के प्रमुख शोधकर्ता बताते हैं। "हालांकि, प्रयोगों के परिणाम जो दो प्रकार के न्यूट्रिनो में द्रव्यमान की उपस्थिति की गवाही देते हैं, और संभवतः तीनों में, इसके ढांचे में बिल्कुल फिट नहीं होते हैं। इस तथ्य का मतलब है कि एसएम का विस्तार करने की जरूरत है, और किसमें, वास्तव में कोई नहीं जानता। एस्ट्रोफिजिकल डेटा भी एसएम की अपूर्णता की ओर इशारा करते हैं। डार्क मैटर, जो ब्रह्मांड के द्रव्यमान के पांचवें से अधिक के लिए जिम्मेदार है, में भारी कण होते हैं जो एसएम में फिट नहीं होते हैं। वैसे, इस मामले को अंधेरा नहीं, बल्कि पारदर्शी कहना अधिक सटीक होगा, क्योंकि यह न केवल प्रकाश का उत्सर्जन करता है, बल्कि इसे अवशोषित भी नहीं करता है। इसके अलावा, एसएम अवलोकनीय ब्रह्मांड में एंटीमैटर की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति की व्याख्या नहीं करता है।"
सौंदर्य संबंधी आपत्तियां भी हैं। जैसा कि सर्गेई ट्रॉट्स्की ने नोट किया है, एसएम बहुत बदसूरत है। इसमें 19 संख्यात्मक पैरामीटर हैं जो प्रयोग द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और सामान्य ज्ञान के दृष्टिकोण से, बहुत ही आकर्षक मूल्यों पर आधारित होते हैं। उदाहरण के लिए, हिग्स क्षेत्र का निर्वात माध्य, जो प्राथमिक कणों के द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार है, 240 GeV है। यह स्पष्ट नहीं है कि यह पैरामीटर गुरुत्वाकर्षण संपर्क को निर्धारित करने वाले पैरामीटर से 1017 गुना कम क्यों है। मैं एक और पूर्ण सिद्धांत रखना चाहता हूं, जो कुछ सामान्य सिद्धांतों से इस संबंध को निर्धारित करना संभव बना देगा।
न ही एसएम सबसे हल्के क्वार्क के द्रव्यमान के बीच भारी अंतर की व्याख्या करता है, जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं, और शीर्ष क्वार्क का द्रव्यमान, जो 170 GeV से अधिक है (अन्य सभी मामलों में, यह यू-क्वार्क से अलग नहीं है) , जो लगभग 10,000 गुना हल्का है)। इस तरह के अलग-अलग द्रव्यमान वाले प्रतीत होने वाले समान कण कहां से आते हैं यह अभी भी स्पष्ट नहीं है।

लिक्टमैन ने 1971 में अपने शोध प्रबंध का बचाव किया, और फिर VINITI में चले गए और सैद्धांतिक भौतिकी को लगभग छोड़ दिया। गोल्फलैंड को अतिरेक के कारण FIAN से निकाल दिया गया था, और लंबे समय तक उसे नौकरी नहीं मिली। हालांकि, यूक्रेनी भौतिकी और प्रौद्योगिकी संस्थान, दिमित्री वोल्कोव और व्लादिमीर अकुलोव के कर्मचारियों ने भी बोसॉन और फ़र्मियन के बीच समरूपता की खोज की और यहां तक ​​कि न्यूट्रिनो का वर्णन करने के लिए इसका इस्तेमाल किया। सच है, उस समय न तो मस्कोवियों और न ही खार्कोवियों ने कोई प्रशंसा प्राप्त की। केवल 1989 में गोल्फलैंड और लिक्टमैन ने आई.ई. टैम। 2009 में वलोडिमिर अकुलोव (अब न्यूयॉर्क के सिटी यूनिवर्सिटी के तकनीकी कॉलेज में भौतिकी पढ़ा रहे हैं) और दिमित्री वोल्कोव (मरणोपरांत) को वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए यूक्रेन के राष्ट्रीय पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

मानक मॉडल के प्राथमिक कणों को आँकड़ों के प्रकार के अनुसार बोसॉन और फ़र्मियन में विभाजित किया जाता है। मिश्रित कण - हैड्रॉन - या तो बोस-आइंस्टीन के आँकड़ों का पालन कर सकते हैं (जैसे कि मेसन - काओन, पियोन शामिल हैं), या फर्मी-डिराक आँकड़े (बैरियन - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन)।

सुपरसिमेट्री का जन्म

पश्चिम में, बोसोनिक और फर्मोनिक राज्यों का मिश्रण पहली बार एक नवजात सिद्धांत में दिखाई दिया जो प्राथमिक कणों को बिंदु वस्तुओं के रूप में नहीं, बल्कि एक-आयामी क्वांटम स्ट्रिंग्स के कंपन के रूप में दर्शाता है।

1971 में, एक मॉडल का निर्माण किया गया था जिसमें प्रत्येक बोसोनिक-प्रकार के कंपन को इसके युग्मित फर्मियन कंपन के साथ जोड़ा गया था। सच है, यह मॉडल मिंकोवस्की के चार-आयामी अंतरिक्ष में नहीं, बल्कि स्ट्रिंग सिद्धांतों के द्वि-आयामी अंतरिक्ष-समय में काम करता था। हालांकि, पहले से ही 1973 में, ऑस्ट्रियाई जूलियस वेस और इटालियन ब्रूनो ज़ुमिनो ने एक बोसोन और एक फ़र्मियन के साथ चार-आयामी सुपरसिमेट्रिक मॉडल पर सर्न (और एक साल बाद एक लेख प्रकाशित) को सूचना दी। उसने प्राथमिक कणों का वर्णन करने का दावा नहीं किया, लेकिन एक स्पष्ट और अत्यंत भौतिक उदाहरण में सुपरसिमेट्री की संभावनाओं का प्रदर्शन किया। जल्द ही इन्हीं वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया कि उन्होंने जो समरूपता खोजी वह गोल्फलैंड और लिक्टमैन की समरूपता का एक विस्तारित संस्करण थी। तो यह पता चला कि तीन साल के भीतर, मिंकोव्स्की अंतरिक्ष में सुपरसिमेट्री को तीन जोड़े भौतिकविदों द्वारा स्वतंत्र रूप से खोजा गया था।

वेस और ज़ुमिनो के परिणामों ने बोसोन-फ़र्मियन मिश्रण के साथ सिद्धांतों के विकास को प्रेरित किया। चूंकि ये सिद्धांत गेज समरूपता को अंतरिक्ष-समय समरूपता से संबंधित करते हैं, इसलिए उन्हें सुपरगेज और फिर सुपरसिमेट्रिक कहा जाता था। वे कई कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करते हैं, जिनमें से कोई भी अभी तक खोजा नहीं गया है। तो वास्तविक दुनिया की सुपरसिमेट्री अभी भी काल्पनिक है। लेकिन अगर यह मौजूद है, तो भी यह सख्त नहीं हो सकता है, अन्यथा इलेक्ट्रॉनों ने बोसोनिक चचेरे भाई को ठीक उसी द्रव्यमान के साथ चार्ज किया होगा, जिसे आसानी से पता लगाया जा सकता है। यह माना जाना बाकी है कि ज्ञात कणों के सुपरसिमेट्रिक पार्टनर बेहद बड़े पैमाने पर हैं, और यह तभी संभव है जब सुपरसिमेट्री टूट जाए।

सुपरसिमेट्रिक विचारधारा 1970 के दशक के मध्य में लागू हुई, जब स्टैंडर्ड मॉडल पहले से मौजूद था। स्वाभाविक रूप से, भौतिकविदों ने इसके सुपरसिमेट्रिक एक्सटेंशन का निर्माण शुरू किया, दूसरे शब्दों में, इसमें बोसोन और फ़र्मियन के बीच समरूपता का परिचय दिया। सुपरसिमेट्रिक स्टैंडर्ड मॉडल का पहला यथार्थवादी संस्करण, जिसे मिनिमल सुपरसिमेट्रिक स्टैंडर्ड मॉडल (MSSM) कहा जाता है, 1981 में हॉवर्ड जॉर्जी और सावास डिमोपोलोस द्वारा प्रस्तावित किया गया था। वास्तव में, यह अपने सभी समरूपताओं के साथ एक ही मानक मॉडल है, लेकिन प्रत्येक कण में एक साथी जोड़ा जाता है, जिसका स्पिन इसके स्पिन से ½, एक बोसोन से एक फ़र्मियन और एक फ़र्मियन से एक बोसॉन से भिन्न होता है।

इसलिए, सभी एसएम इंटरैक्शन यथावत रहते हैं, लेकिन पुराने कणों के साथ और एक दूसरे के साथ नए कणों की बातचीत से समृद्ध होते हैं। एसएम के अधिक जटिल सुपरसिमेट्रिक संस्करण भी बाद में सामने आए। वे सभी पहले से ही ज्ञात कणों की एक ही भागीदारों के साथ तुलना करते हैं, लेकिन वे अलग-अलग तरीकों से सुपरसिमेट्री के उल्लंघन की व्याख्या करते हैं।

कण और सुपरपार्टिकल्स

फर्मियन सुपरपार्टनर के नाम उपसर्ग "एस" - इलेक्ट्रॉन, स्मूऑन, स्क्वार्क का उपयोग करके बनाए गए हैं। बोसॉन के सुपरपार्टनर अंतिम "इनो" प्राप्त करते हैं: फोटॉन - फोटोनो, ग्लूऑन - ग्लूइनो, जेड-बोसोन - ज़िनो, डब्ल्यू-बोसोन - वाइन, हिग्स बोसॉन - हिग्सिनो।

किसी भी कण के सुपरपार्टनर का स्पिन (हिग्स बोसोन के अपवाद के साथ) हमेशा अपने स्वयं के स्पिन से आधा कम होता है। नतीजतन, एक इलेक्ट्रॉन, क्वार्क और अन्य फ़र्मियन (साथ ही, निश्चित रूप से, उनके एंटीपार्टिकल्स) के भागीदारों में शून्य स्पिन होता है, जबकि एक फोटॉन और वेक्टर बोसॉन के यूनिट स्पिन के साथ आधे होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि किसी कण की अवस्थाओं की संख्या जितनी अधिक होती है, उसका चक्रण भी उतना ही अधिक होता है। इसलिए, घटाव को जोड़ से बदलने से निरर्थक सुपरपार्टनर दिखाई देंगे।

बाईं ओर प्राथमिक कणों का मानक मॉडल (SM) है: फ़र्मियन (क्वार्क, लेप्टान) और बोसॉन (इंटरैक्शन कैरियर)। दाईं ओर मिनिमल सुपरसिमेट्रिक स्टैंडर्ड मॉडल, MSSM: बोसॉन (स्क्वार्क, स्लीपन) और फ़र्मियन (बल वाहकों के सुपरपार्टनर) में उनके सुपरपार्टनर हैं। पांच हिग्स बोसॉन (आरेख में एक नीले रंग के प्रतीक के साथ चिह्नित) में उनके सुपरपार्टनर, हिग्सिनो क्विंटुपल भी हैं।

आइए एक उदाहरण के रूप में एक इलेक्ट्रॉन लेते हैं। यह दो अवस्थाओं में हो सकता है - एक में इसका चक्रण संवेग के समानांतर निर्देशित होता है, दूसरे में यह प्रतिसमानांतर होता है। एसएम के दृष्टिकोण से, ये अलग-अलग कण हैं, क्योंकि वे कमजोर अंतःक्रियाओं में समान रूप से भाग नहीं लेते हैं। एक इकाई स्पिन और एक गैर-शून्य द्रव्यमान वाला एक कण तीन अलग-अलग राज्यों में मौजूद हो सकता है (जैसा कि भौतिकविदों का कहना है, इसकी स्वतंत्रता की तीन डिग्री है) और इसलिए इलेक्ट्रॉन के साथ भागीदारों के लिए उपयुक्त नहीं है। एकमात्र तरीका यह है कि इलेक्ट्रॉन की प्रत्येक अवस्था को एक स्पिन-शून्य सुपरपार्टनर असाइन किया जाए और इन इलेक्ट्रॉनों को अलग-अलग कण माना जाए।

मानक मॉडल में बोसॉन के सुपरपार्टनर कुछ अधिक पेचीदा होते हैं। चूँकि एक फोटॉन का द्रव्यमान शून्य के बराबर होता है, यहाँ तक कि एक इकाई चक्कर में भी इसमें तीन नहीं, बल्कि दो डिग्री की स्वतंत्रता होती है। इसलिए, फोटिनो, एक अर्ध-स्पिन सुपरपार्टनर, जो एक इलेक्ट्रॉन की तरह, दो डिग्री की स्वतंत्रता है, इसे आसानी से सौंपा जा सकता है। Gluinos एक ही योजना के अनुसार दिखाई देते हैं। हिग्स के साथ, स्थिति अधिक जटिल है। MSSM में हिग्स बोसॉन के दो डबल्स हैं, जो चार सुपरपार्टनर्स के अनुरूप हैं - दो न्यूट्रल और दो विपरीत रूप से चार्ज किए गए हिग्सिनो। न्यूट्रल फोटिनो ​​और ज़िनो के साथ विभिन्न तरीकों से मिश्रित होते हैं और सामान्य नाम न्यूट्रिनो के साथ भौतिक रूप से देखने योग्य चार कणों का निर्माण करते हैं। चार्जिनो नाम के समान मिश्रण, जो रूसी कान के लिए अजीब है (अंग्रेजी में - चार्जिनो), सकारात्मक और नकारात्मक डब्ल्यू-बोसोन और चार्ज हिग्स के जोड़े के सुपरपार्टनर बनाते हैं।

न्यूट्रिनो सुपरपार्टनर की स्थिति की भी अपनी विशिष्टताएँ होती हैं। यदि इस कण का कोई द्रव्यमान नहीं होता, तो इसका घूर्णन सदैव संवेग की विपरीत दिशा में होता। इसलिए, एक द्रव्यमान रहित न्यूट्रिनो में एक अदिश साझीदार होगा। हालांकि, वास्तविक न्यूट्रिनो अभी भी द्रव्यमान रहित नहीं हैं। यह संभव है कि समानांतर गति और स्पिन वाले न्यूट्रिनो भी हों, लेकिन वे बहुत भारी होते हैं और अभी तक खोजे नहीं गए हैं। यदि यह सच है, तो प्रत्येक प्रकार के न्यूट्रिनो का अपना सुपरपार्टनर होता है।

मिशिगन विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर गॉर्डन केन के अनुसार, सुपरसिमेट्री को तोड़ने के लिए सबसे सार्वभौमिक तंत्र गुरुत्वाकर्षण के साथ है।

हालांकि, सुपरपार्टिकल्स के जनसमूह में इसके योगदान के परिमाण को अभी तक स्पष्ट नहीं किया गया है, और सिद्धांतकारों के अनुमान विरोधाभासी हैं। इसके अलावा, वह शायद ही अकेला है। इस प्रकार, नेक्स्ट-टू-मिनिमल सुपरसिमेट्रिक स्टैंडर्ड मॉडल, NMSSM, दो और हिग्स बोसॉन पेश करता है जो सुपरपार्टिकल्स के द्रव्यमान में योगदान करते हैं (और न्यूट्रिनो की संख्या को चार से पांच तक बढ़ाते हैं)। ऐसी स्थिति, केन नोट करती है, सुपरसिमेट्रिक सिद्धांतों में शामिल मापदंडों की संख्या को नाटकीय रूप से गुणा करती है।

यहां तक ​​​​कि मानक मॉडल के न्यूनतम विस्तार के लिए लगभग सौ अतिरिक्त मापदंडों की आवश्यकता होती है। यह आश्चर्य की बात नहीं होनी चाहिए क्योंकि ये सभी सिद्धांत कई नए कणों का परिचय देते हैं। जैसे-जैसे अधिक पूर्ण और सुसंगत मॉडल सामने आते हैं, मापदंडों की संख्या कम होनी चाहिए। जैसे ही लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के डिटेक्टर सुपरपार्टिकल्स को पकड़ लेते हैं, नए मॉडल आपको इंतजार नहीं करवाएंगे।

कण पदानुक्रम

सुपरसिमेट्रिक सिद्धांत मानक मॉडल में कई कमजोरियों को खत्म करना संभव बनाते हैं। प्रोफेसर केन हिग्स बोसोन की पहेली को सामने लाते हैं, जिसे पदानुक्रम समस्या कहा जाता है।.

यह कण लेप्टान और क्वार्क के साथ बातचीत के दौरान द्रव्यमान प्राप्त करता है (जैसे हिग्स क्षेत्र के साथ बातचीत करते समय वे स्वयं द्रव्यमान प्राप्त करते हैं)। एसएम में, इन कणों के योगदान को अपसारी श्रृंखला द्वारा अनंत राशियों के साथ दर्शाया जाता है। सच है, बोसॉन और फ़र्मियन के योगदान के अलग-अलग संकेत हैं और सिद्धांत रूप में, एक दूसरे को लगभग पूरी तरह से रद्द कर सकते हैं। हालाँकि, ऐसा विलुप्त होना लगभग आदर्श होना चाहिए, क्योंकि हिग्स द्रव्यमान अब केवल 125 GeV के रूप में जाना जाता है। यह असंभव नहीं है, लेकिन अत्यधिक संभावना नहीं है।

सुपरसिमेट्रिक सिद्धांतों के लिए, चिंता की कोई बात नहीं है। सटीक सुपरसिमेट्री के साथ, साधारण कणों और उनके सुपरपार्टनर के योगदान को एक दूसरे की पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करनी चाहिए। चूंकि सुपरसिमेट्री टूट गई है, मुआवजा अधूरा हो गया है, और हिग्स बोसोन एक परिमित और सबसे महत्वपूर्ण, गणना योग्य द्रव्यमान प्राप्त करता है। यदि सुपरपार्टनर का द्रव्यमान बहुत बड़ा नहीं है, तो इसे एक से दो सौ GeV की सीमा में मापा जाना चाहिए, जो कि सत्य है। जैसा कि केन ने जोर दिया, भौतिकविदों ने सुपरसिमेट्री को गंभीरता से लेना शुरू कर दिया जब इसे पदानुक्रम समस्या को हल करने के लिए दिखाया गया था।

सुपरसिमेट्री की संभावनाएं यहीं खत्म नहीं होती हैं। यह एसएम से इस प्रकार है कि बहुत उच्च ऊर्जा के क्षेत्र में, मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बातचीत, हालांकि उनके पास लगभग समान ताकत है, कभी भी गठबंधन नहीं करते हैं। और सुपरसिमेट्रिक मॉडल में 1016 GeV के क्रम की ऊर्जा पर, ऐसा संघ होता है, और यह बहुत अधिक प्राकृतिक दिखता है। ये मॉडल डार्क मैटर की समस्या का समाधान भी पेश करते हैं। क्षय के दौरान सुपरपार्टिकल्स सुपरपार्टिकल्स और साधारण कणों दोनों को जन्म देते हैं - बेशक, एक छोटे द्रव्यमान का। हालांकि, एसएम के विपरीत सुपरसिमेट्री, प्रोटॉन के तेजी से क्षय की अनुमति देता है, जो सौभाग्य से हमारे लिए वास्तव में नहीं होता है।

प्रोटॉन और इसके साथ पूरे आसपास की दुनिया को यह मानकर बचाया जा सकता है कि सुपरपार्टिकल्स से जुड़ी प्रक्रियाओं में, आर-पैरिटी क्वांटम संख्या संरक्षित है, जो सामान्य कणों के लिए एक के बराबर है, और सुपरपार्टर्स के लिए माइनस एक है। ऐसे मामले में, सबसे हल्का सुपरपार्टिकल पूरी तरह से स्थिर (और विद्युत रूप से तटस्थ) होना चाहिए। परिभाषा के अनुसार, यह सुपरपार्टिकल्स में क्षय नहीं हो सकता है, और आर-पैरिटी का संरक्षण इसे कणों में क्षय होने से रोकता है। डार्क मैटर ठीक ऐसे कणों से बना हो सकता है जो बिग बैंग के तुरंत बाद उभरे और आपसी विनाश से बचा।

प्रयोगों की प्रतीक्षा में

"हिग्स बोसोन की खोज से कुछ समय पहले, एम-सिद्धांत (स्ट्रिंग सिद्धांत का सबसे उन्नत संस्करण) पर आधारित, इसके द्रव्यमान की भविष्यवाणी केवल दो प्रतिशत की त्रुटि के साथ की गई थी! प्रोफेसर केन कहते हैं। - हमने कई दसियों TeV के क्रम में - इलेक्ट्रॉनों, smuons और squarks के द्रव्यमान की भी गणना की, जो आधुनिक त्वरक के लिए बहुत बड़ा निकला। फोटॉन, ग्लूऑन और अन्य गेज बोसॉन के सुपरपार्टनर बहुत हल्के होते हैं, और इसलिए एलएचसी पर पता चलने की संभावना होती है।"

बेशक, इन गणनाओं की शुद्धता की गारंटी कुछ भी नहीं है: एम-सिद्धांत एक नाजुक मामला है। और फिर भी, क्या त्वरक पर सुपरपार्टिकल्स के निशान का पता लगाना संभव है? "बड़े पैमाने पर सुपरपार्टिकल्स जन्म के तुरंत बाद क्षय हो जाना चाहिए। ये क्षय साधारण कणों के क्षय की पृष्ठभूमि के खिलाफ होते हैं, और उन्हें स्पष्ट रूप से बाहर करना बहुत मुश्किल है, "डुबना में जेआईएनआर में सैद्धांतिक भौतिकी की प्रयोगशाला के मुख्य शोधकर्ता दिमित्री काजाकोव बताते हैं। "यह आदर्श होगा यदि सुपरपार्टिकल्स खुद को एक अनोखे तरीके से प्रकट करते हैं जिसे किसी और चीज़ से भ्रमित नहीं किया जा सकता है, लेकिन सिद्धांत इसकी भविष्यवाणी नहीं करता है।

किसी को कई अलग-अलग प्रक्रियाओं का विश्लेषण करना होगा और उनमें से उन लोगों को देखना होगा जिन्हें मानक मॉडल द्वारा पूरी तरह से समझाया नहीं गया है। ये खोजें अब तक असफल रही हैं, लेकिन हमारे पास पहले से ही बड़े पैमाने पर सुपर पार्टनर्स की सीमाएं हैं। उनमें से जो मजबूत अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं, उन्हें कम से कम 1 TeV खींचना चाहिए, जबकि अन्य सुपरपार्टिकल्स का द्रव्यमान दसियों और सैकड़ों GeV के बीच भिन्न हो सकता है।

नवंबर 2012 में, क्योटो में एक संगोष्ठी में, एलएचसी में प्रयोगों के परिणामों की सूचना दी गई थी, जिसके दौरान पहली बार बीएस मेसन के एक बहुत ही दुर्लभ क्षय को म्यूऑन और एंटीम्यूऑन में मज़बूती से पंजीकृत करना संभव था। इसकी संभावना लगभग तीन अरबवां है, जो एसएम की भविष्यवाणियों के साथ अच्छे समझौते में है। चूंकि एमएसएसएम से गणना की गई इस क्षय की अपेक्षित संभावना कई गुना अधिक हो सकती है, कुछ ने फैसला किया है कि सुपरसिमेट्री खत्म हो गई है।

हालाँकि, यह संभावना कई अज्ञात मापदंडों पर निर्भर करती है, जो अंतिम परिणाम में एक बड़ा और छोटा दोनों योगदान दे सकती है, यहाँ अभी भी बहुत अनिश्चितता है। इसलिए, कुछ भी भयानक नहीं हुआ, और MSSM की मृत्यु के बारे में अफवाहें बहुत अतिरंजित हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि वह अजेय है। एलएचसी अभी पूरी क्षमता से काम नहीं कर रहा है, यह केवल दो साल में पहुंच जाएगा, जब प्रोटॉन ऊर्जा को 14 टीईवी तक लाया जाएगा। और अगर तब सुपरपार्टिकल्स की कोई अभिव्यक्ति नहीं होती है, तो MSSM सबसे अधिक स्वाभाविक रूप से मर जाएगा और नए सुपरसिमेट्रिक मॉडल का समय आ जाएगा।

ग्रासमैन नंबर और सुपरग्रैविटी

MSSM के निर्माण से पहले भी, सुपरसिमेट्री को गुरुत्वाकर्षण के साथ जोड़ा गया था। बोसोन और फ़र्मियन को जोड़ने वाले परिवर्तनों का बार-बार अनुप्रयोग कण को ​​​​अंतरिक्ष-समय में ले जाता है। यह स्पेस-टाइम मीट्रिक के सुपरसिमेट्री और विकृतियों को जोड़ना संभव बनाता है, जो सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण का कारण है। जब भौतिकविदों ने इसे महसूस किया, तो उन्होंने सामान्य सापेक्षता के सुपरसिमेट्रिक सामान्यीकरण का निर्माण करना शुरू कर दिया, जिसे सुपरग्रैविटी कहा जाता है। सैद्धांतिक भौतिकी का यह क्षेत्र अब सक्रिय रूप से विकसित हो रहा है।
उसी समय, यह स्पष्ट हो गया कि सुपरसिमेट्रिक सिद्धांतों को विदेशी संख्याओं की आवश्यकता है, जिसका आविष्कार 19 वीं शताब्दी में जर्मन गणितज्ञ हरमन गुंटर ग्रासमैन ने किया था। उन्हें हमेशा की तरह जोड़ा और घटाया जा सकता है, लेकिन जब कारकों को फिर से व्यवस्थित किया जाता है तो ऐसी संख्याओं का गुणन चिन्ह बदल जाता है (इसलिए, वर्ग और, सामान्य रूप से, ग्रासमैन संख्या की कोई भी पूर्णांक शक्ति शून्य के बराबर होती है)। स्वाभाविक रूप से, गणितीय विश्लेषण के मानक नियमों के अनुसार ऐसी संख्याओं के कार्यों को विभेदित और एकीकृत नहीं किया जा सकता है, पूरी तरह से अलग तरीकों की आवश्यकता होती है। और, सौभाग्य से सुपरसिमेट्रिक सिद्धांतों के लिए, वे पहले ही मिल चुके हैं। उनका आविष्कार 1960 के दशक में मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के उत्कृष्ट सोवियत गणितज्ञ फेलिक्स बेरेज़िन ने किया था, जिन्होंने एक नई दिशा बनाई - सुपरमैथमैटिक्स।

हालांकि, एक और रणनीति है जो एलएचसी से संबंधित नहीं है। जब एलईपी इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर सर्न में काम कर रहा था, वे सबसे हल्के चार्ज किए गए सुपरपार्टिकल्स की तलाश में थे, जिनके क्षय से सबसे हल्के सुपरपार्टर्स को जन्म देना चाहिए। इन अग्रदूत कणों का पता लगाना आसान होता है क्योंकि ये चार्ज होते हैं और सबसे हल्का सुपरपार्टनर तटस्थ होता है। एलईपी के प्रयोगों से पता चला है कि ऐसे कणों का द्रव्यमान 104 GeV से अधिक नहीं होता है। यह ज्यादा नहीं है, लेकिन उच्च पृष्ठभूमि के कारण एलएचसी पर उनका पता लगाना मुश्किल है। इसलिए, अब उनकी खोज के लिए एक सुपर-शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर बनाने का आंदोलन चल रहा है। लेकिन यह एक बहुत महंगी कार है, और निश्चित रूप से इसे जल्द ही कभी भी नहीं बनाया जाएगा।"

समापन और उद्घाटन

हालांकि, मिनेसोटा विश्वविद्यालय में सैद्धांतिक भौतिकी के प्रोफेसर, मिखाइल शिफमैन के अनुसार, हिग्स बोसोन का मापा द्रव्यमान MSSM के लिए बहुत बड़ा है, और यह मॉडल संभवतः पहले से ही बंद है:

"सच है, वे विभिन्न अधिरचनाओं की मदद से उसे बचाने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन वे इतने सुरुचिपूर्ण हैं कि उनके पास सफलता की बहुत कम संभावना है। यह संभव है कि अन्य एक्सटेंशन काम करेंगे, लेकिन कब और कैसे अभी भी अज्ञात है। लेकिन यह सवाल शुद्ध विज्ञान से परे है। उच्च ऊर्जा भौतिकी के लिए वर्तमान वित्त पोषण एलएचसी में वास्तव में कुछ नया खोजने की आशा पर टिकी हुई है। यदि ऐसा नहीं होता है, तो धन में कटौती होगी, और नई पीढ़ी के त्वरक के निर्माण के लिए पर्याप्त धन नहीं होगा, जिसके बिना यह विज्ञान वास्तव में विकसित नहीं हो पाएगा। ” इसलिए, सुपरसिमेट्रिक सिद्धांत अभी भी वादा दिखाते हैं, लेकिन वे प्रयोगकर्ताओं के फैसले की प्रतीक्षा नहीं कर सकते।