Metode de dezvoltare

Exemple de sisteme fizice reprezentate prin modele de particule. Model standard al interacțiunilor fundamentale. Inchideri si deschideri

O descoperire recentă a unei echipe de oameni de știință condusă de Joaquim Mathias a zdruncinat serios pentru prima dată fundamentul fizicii moderne a particulelor, și anume Modelul Standard. Cercetătorii au reușit să prezică o variantă non-standard a dezintegrarii unei particule B-mezon, pe care acest model nu ia în considerare. Mai mult, aproape imediat presupunerile lor au fost confirmate experimental.

Trebuie remarcat faptul că în ultimii ani, fizicienii implicați în studiul particulelor elementare spun din ce în ce mai mult că această disciplină a devenit deja prea mică în cadrul Modelului standard familiar tuturor. Într-adevăr, au fost deja înregistrate multe fenomene, greu de explicat în cadrul acestuia. De exemplu, acest model nu poate prezice ce particule pot alcătui materia întunecată și, de asemenea, nu răspunde la întrebarea care chinuiește oamenii de știință de mult timp - de ce există mai multă materie în Universul nostru decât antimaterie (asimetrie barionică). Iar interpretarea erzionică a procesului de transmutare la rece a nucleelor, despre care am scris nu cu mult timp în urmă, depășește și „acțiunea” aceluiași Model Standard.

Cu toate acestea, totuși, majoritatea fizicienilor încă aderă la acest mod special de a explica viața misterioasă a particulelor elementare. Parțial datorită faptului că până acum nimeni nu a creat ceva mai bun, parțial pentru că majoritatea predicțiilor Modelului Standard au încă confirmare experimentală (ceea ce nu se poate spune despre ipoteze alternative). Mai mult, până de curând, în experimente nu au putut fi găsite abateri serioase de la acest model. Cu toate acestea, nu se pare că s-a întâmplat atât de mult în urmă. Aceasta ar putea însemna nașterea unei teorii complet noi a fizicii particulelor, în care modelul standard actual va arăta ca un caz special, așa cum teoria gravitației universale a lui Newton arată ca un caz special de gravitație în cadrul relativității generale.

Totul a început cu faptul că un grup internațional de fizicieni condus de Joaquim Matias a făcut mai multe predicții despre exact ce abateri în probabilitatea dezintegrarii mezonului B ar putea diverge de la Modelul Standard și ar indica o nouă fizică. Permiteți-mi să vă reamintesc că un mezon B este o particulă formată dintr-un cuarc b și un antiquarc d. Conform prevederilor Modelului Standard, această particulă se poate degrada într-un muon (o particulă încărcată negativ, de fapt un electron foarte greu) și un antimuon, deși probabilitatea unui astfel de eveniment nu este foarte mare. Cu toate acestea, anul trecut, la o conferință de la Kyoto, fizicienii care lucrează la Large Hadron Collider au raportat că au fost capabili să înregistreze urme ale unei astfel de dezintegrare (și cu probabilitatea care a fost prezisă teoretic).

Grupul Matthias a considerat că acest mezon ar trebui să se descompună oarecum diferit - într-o pereche de muoni și o particulă K* necunoscută până acum, care se descompune aproape imediat într-un kaon și un pion (doi mezoni mai ușori). Este de remarcat faptul că oamenii de știință au raportat despre rezultatele cercetării lor pe 19 iulie la o reuniune a Societății Europene de Fizică, iar următorul vorbitor dintre cei care au vorbit la acest eveniment (a fost fizicianul Nicolas Serra de la colaborarea LHCb de la Large Hadron). Collider) a raportat că grupul său a reușit să repare urme de astfel de defecțiuni. Mai mult decât atât, rezultatele experimentale ale grupului Serra au coincis aproape complet cu abaterile prezise în raportul dr. Matthias și al co-autorilor săi!

Interesant este că fizicienii evaluează aceste rezultate cu o semnificație statistică de 4,5σ, ceea ce înseamnă că fiabilitatea evenimentului descris este foarte, foarte mare. Permiteți-mi să vă reamintesc că dovezile experimentale de trei σ sunt considerate rezultate de semnificație semnificativă, iar cinci σ sunt considerate a fi o descoperire bine stabilită - aceasta este valoarea semnificației atribuită rezultatelor experimentelor de anul trecut, care au găsit în sfârșit urme. a existenţei bosonului Higgs.

Cu toate acestea, Dr. Matthias însuși consideră că nu ar trebui să se grăbească încă să tragă concluzii. „Pentru a confirma aceste rezultate, vor fi necesare studii teoretice suplimentare, precum și noi măsurători. Cu toate acestea, dacă concluziile noastre sunt cu adevărat corecte, ne vom confrunta cu prima confirmare directă a existenței unei noi fizici - o teorie mai generală decât cea generală. a acceptat Modelul Standard. Dacă bosonul Higgs a permis în sfârșit să pună cap la cap puzzle-ul Modelului Standard, aceste rezultate ar putea fi prima piesă a unui nou puzzle - unul mult mai mare”, spune omul de știință.

model standard este o teorie modernă a structurii și interacțiunilor particulelor elementare, verificată în mod repetat experimental. Această teorie se bazează pe un număr foarte mic de postulate și vă permite să preziceți teoretic proprietățile a mii de procese diferite din lumea particulelor elementare. În majoritatea covârșitoare a cazurilor, aceste predicții sunt confirmate prin experiment, uneori cu o acuratețe excepțional de mare, iar acele cazuri rare în care predicțiile modelului standard nu sunt de acord cu experiența devin subiect de dezbatere aprinsă.

Modelul standard este granița care separă cunoscutul fiabil de ipotetic în lumea particulelor elementare. În ciuda succesului său impresionant în descrierea experimentelor, Modelul Standard nu poate fi considerat teoria supremă a particulelor elementare. Fizicienii sunt siguri că trebuie să facă parte dintr-o teorie mai profundă a structurii microlumilor. Ce fel de teorie este aceasta nu este încă cunoscută cu certitudine. Teoreticienii au dezvoltat un număr mare de candidați pentru o astfel de teorie, dar doar un experiment ar trebui să arate care dintre ei corespunde situației reale care s-a dezvoltat în Universul nostru. De aceea, fizicienii caută în mod constant orice abateri de la Modelul Standard, orice particule, forțe sau efecte care nu sunt prezise de Modelul Standard. Oamenii de știință numesc colectiv toate aceste fenomene „Fizică nouă”; exact caută New Physics și este sarcina principală a Large Hadron Collider.

Componentele principale ale modelului standard

Instrumentul de lucru al Modelului Standard este teoria câmpului cuantic - o teorie care înlocuiește mecanica cuantică la viteze apropiate de viteza luminii. Obiectele cheie din el nu sunt particule, ca în mecanica clasică, și nu „unde de particule”, ca în mecanica cuantică, ci câmpuri cuantice: electronic, muon, electromagnetic, quark etc. - câte unul pentru fiecare varietate de „entități ale microlumii”.

Atât vidul, cât și ceea ce percepem ca particule separate și formațiuni mai complexe care nu pot fi reduse la particule separate - toate acestea sunt descrise ca stări diferite ale câmpurilor. Când fizicienii folosesc cuvântul „particulă”, ei înseamnă de fapt aceste stări ale câmpurilor, și nu obiecte punctuale individuale.

Modelul standard include următoarele ingrediente principale:

Un set de „cărămizi” fundamentale ale materiei - șase feluri de leptoni și șase feluri de quarci. Toate aceste particule sunt fermioni de spin 1/2 și se organizează foarte natural în trei generații. Numeroși hadroni - particule compuse implicate în interacțiunea puternică - sunt compuși din quarci în diverse combinații.
Trei tipuri de forțe care actioneaza intre fermionii fundamentali - electromagnetici, slabi si puternici. Interacțiunile slabe și electromagnetice sunt două părți ale aceleiași interacțiune electroslabă. Forța puternică este separată și aceasta este cea care leagă quarcii în hadroni.
Toate aceste forțe sunt descrise pe baza principiul gabaritului- nu sunt introduse în teorie „forțat”, ci par să apară de la sine ca urmare a cerinței ca teoria să fie simetrică față de anumite transformări. Tipuri separate de simetrie dau naștere la interacțiuni puternice și electroslabe.
În ciuda faptului că există o simetrie electroslabă în teoria însăși, în lumea noastră este încălcată spontan. Ruperea spontană a simetriei electroslabe- un element necesar al teoriei, iar în cadrul Modelului Standard, încălcarea are loc din cauza mecanismului Higgs.
Valori numerice pentru aproximativ două duzini de constante: acestea sunt masele fermionilor fundamentali, valorile numerice ale constantelor de cuplare ale interacțiunilor care caracterizează puterea acestora și alte cantități. Toate sunt extrase o dată pentru totdeauna din comparație cu experiența și nu mai sunt ajustate în calcule ulterioare.

În plus, Modelul Standard este o teorie renormalizabilă, adică toate aceste elemente sunt introduse în el într-un mod atât de auto-consecvent încât, în principiu, permite efectuarea calculelor cu gradul de acuratețe necesar. Cu toate acestea, de multe ori calculele cu gradul dorit de precizie se dovedesc a fi insuportabil de complexe, dar aceasta nu este o problemă a teoriei în sine, ci mai degrabă a abilităților noastre de calcul.

Ce poate și ce nu poate face modelul standard

Modelul standard este, în multe privințe, o teorie descriptivă. Nu oferă răspunsuri la multe întrebări care încep cu „de ce”: de ce există atât de multe particule și exact acestea? de unde aceste interacțiuni și exact cu astfel de proprietăți? De ce a trebuit natura să creeze trei generații de fermioni? De ce valorile numerice ale parametrilor sunt exact aceleași? În plus, Modelul Standard nu poate descrie unele dintre fenomenele observate în natură. În special, nu are loc pentru masele de neutrini și particulele de materie întunecată. Modelul Standard nu ține cont de gravitație și nu se știe ce se întâmplă cu această teorie pe scara energiilor Planck, când gravitația devine extrem de importantă.

Dacă, totuși, Modelul Standard este utilizat în scopul propus, pentru a prezice rezultatele ciocnirilor de particule elementare, atunci acesta permite, în funcție de procesul specific, efectuarea de calcule cu diferite grade de precizie.

Pentru fenomene electromagnetice (difuzarea electronilor, niveluri de energie) precizia poate ajunge la părți pe milion sau chiar mai bine. Recordul aici este deținut de momentul magnetic anormal al electronului, care este calculat cu o precizie mai bună de o miliardime.
Multe procese de înaltă energie care au loc datorită interacțiunilor electroslăbite sunt calculate cu o precizie mai bună decât un procent.
Cel mai rău dintre toate este interacțiunea puternică la energii nu prea mari. Precizia calculării unor astfel de procese variază foarte mult: în unele cazuri poate ajunge la procente, în alte cazuri, abordări teoretice diferite pot da răspunsuri care diferă de câteva ori.

Merită să subliniem că faptul că unele procese sunt dificil de calculat cu precizia necesară nu înseamnă că „teoria este proastă”. Doar că este foarte complicat, iar tehnicile matematice actuale nu sunt încă suficiente pentru a-i urmări toate consecințele. În special, una dintre celebrele probleme matematice ale mileniului se referă la problema confinării în teoria cuantică cu interacțiunea gauge non-Abelian.

Literatură suplimentară:

Informații de bază despre mecanismul Higgs pot fi găsite în cartea lui L. B. Okun „Fizica particulelor elementare” (la nivel de cuvinte și imagini) și „Leptoni și quarci” (la un nivel serios, dar accesibil).

„Ne întrebăm de ce un grup de oameni talentați și dedicați și-ar dedica viața urmăririi unor obiecte atât de mici încât nici măcar nu pot fi văzute? De fapt, la clasele de fizicieni ai particulelor se manifestă curiozitatea umană și dorința de a afla cum funcționează lumea în care trăim.” Sean Carroll

Dacă încă vă este frică de expresia mecanică cuantică și încă nu știți care este modelul standard - bine ați venit la cat. În publicația mea, voi încerca să explic elementele de bază ale lumii cuantice, precum și fizica particulelor elementare, cât mai simplu și clar posibil. Vom încerca să ne dăm seama care sunt principalele diferențe dintre fermioni și bozoni, de ce quarcii au nume atât de ciudate și, în sfârșit, de ce toată lumea era atât de nerăbdătoare să găsească Bosonul Higgs.

Din ce suntem făcuți?

Ei bine, ne vom începe călătoria în microcosmos cu o întrebare simplă: în ce constau obiectele din jurul nostru? Lumea noastră, ca o casă, este formată din multe cărămizi mici, care, atunci când sunt combinate într-un mod special, creează ceva nou, nu numai în aspect, ci și în proprietățile lor. De fapt, dacă te uiți cu atenție la ele, poți descoperi că nu există atât de multe tipuri diferite de blocuri, doar că de fiecare dată se conectează între ele în moduri diferite, formând noi forme și fenomene. Fiecare bloc este o particulă elementară indivizibilă, care va fi discutată în povestea mea.

De exemplu, să luăm o substanță, să fie al doilea element al sistemului periodic al lui Mendeleev, un gaz inert, heliu. Ca și alte substanțe din univers, heliul este alcătuit din molecule, care la rândul lor sunt formate prin legături dintre atomi. Dar în acest caz, pentru noi, heliul este puțin special pentru că este doar un atom.

Din ce este format un atom?

Atomul de heliu, la rândul său, este format din doi neutroni și doi protoni, care alcătuiesc nucleul atomic, în jurul căruia se rotesc doi electroni. Cel mai interesant lucru este că singurul absolut indivizibil aici este electron.

Un moment interesant al lumii cuantice

Cum Mai puțin masa unei particule elementare, the Mai mult ea ocupă spațiu. Din acest motiv, electronii, care sunt de 2000 de ori mai ușori decât un proton, ocupă mult mai mult spațiu decât nucleul unui atom.

Neutronii și protonii aparțin grupului așa-numitelor hadronii(particule supuse unei interacțiuni puternice) și, pentru a fi și mai precis, barionii.

Hadronii pot fi împărțiți în grupuri
Barionii, care sunt formați din trei quarci

Mezoni, care constau dintr-o pereche: particulă-antiparticulă

Neutronul, după cum sugerează și numele, este încărcat neutru și poate fi împărțit în doi cuarci down și unul up. Protonul, o particulă încărcată pozitiv, este împărțit într-un cuarc down și doi cuarci up.

Da, da, nu glumesc, chiar se numesc de sus și de jos. S-ar părea că dacă am descoperi quarcii de sus și de jos și chiar și electronul, am putea descrie întregul Univers cu ajutorul lor. Dar această afirmație ar fi foarte departe de adevăr.

Problema principală este că particulele trebuie cumva să interacționeze între ele. Dacă lumea ar consta doar din această trinitate (neutron, proton și electron), atunci particulele ar zbura pur și simplu prin vastele întinderi ale spațiului și nu s-ar aduna niciodată în formațiuni mai mari, precum hadronii.

Fermioni și bosoni

Cu mult timp în urmă, oamenii de știință au inventat o formă convenabilă și concisă de reprezentare a particulelor elementare, numită modelul standard. Se pare că toate particulele elementare sunt împărțite în fermioni, din care este compusă toată materia și bozoni, care poartă diferite tipuri de interacțiuni între fermioni.

Diferența dintre aceste grupuri este foarte clară. Cert este că, conform legilor lumii cuantice, fermionii au nevoie de spațiu pentru a supraviețui, în timp ce omologii lor, bosonii, pot trăi cu ușurință unul peste altul în trilioane.

Fermionii

Un grup de fermioni, așa cum am menționat deja, creează materie vizibilă în jurul nostru. Orice vedem, oriunde, este creat de fermioni. Fermionii se împart în quarcuri, care interacționează puternic între ele și sunt prinse în interiorul unor particule mai complexe precum hadronii și leptoni, care există liber în spațiu independent de omologii lor.

Quarci sunt împărțite în două grupe.

Tip de top. Cuarcurile up, cu o sarcină de +23, includ: up, charm și quark-uri adevărate
Tip inferior. Cuarcurile de tip Down, cu o sarcină de -13, includ: quarcurile down, ciudate și charm

Adevărați și drăguți sunt cei mai mari quarci, în timp ce sus și jos sunt cei mai mici. De ce quarcurile au primit nume atât de neobișnuite și, mai corect, „arome”, este încă un subiect de controversă pentru oamenii de știință.

Leptoni sunt de asemenea împărțite în două grupe.

Primul grup, cu o sarcină de „-1”, include: un electron, un muon (particulă mai grea) și o particulă tau (cea mai masivă)
Cel de-al doilea grup, cu sarcină neutră, conține: neutrini electronici, neutrini muoni și neutrini tau

Neutrino este o particule mică de materie, care este aproape imposibil de detectat. Încărcarea sa este întotdeauna 0.

Se pune întrebarea dacă fizicienii vor găsi mai multe generații de particule care vor fi și mai masive decât cele anterioare. Este greu de răspuns, dar teoreticienii cred că generațiile de leptoni și quarci sunt limitate la trei.

Nu găsiți asemănări? Atât quarcii, cât și leptonii sunt împărțiți în două grupe, care diferă unul de celălalt în sarcina pe unitate? Dar mai multe despre asta mai târziu...

bozoni

Fără ele, fermionii ar zbura în jurul universului într-un flux continuu. Dar schimbând bosoni, fermionii își spun reciproc un fel de interacțiune. Bosonii înșiși nu interacționează între ei.

Interacțiunea transmisă de bozoni este:

electromagnetic, particule - fotoni. Aceste particule fără masă transmit lumină.
nuclear puternic, particulele sunt gluoni. Cu ajutorul lor, quarkurile din nucleul unui atom nu se descompun în particule separate.
Nuclear slab, particule - bosoni W și Z. Cu ajutorul lor, fermionii sunt transferați prin masă, energie și se pot transforma unul în celălalt.
gravitațională , particule - gravitonii. O forță extrem de slabă la scara microcosmosului. Devine vizibil doar pe corpuri supermasive.

O rezervă despre interacțiunea gravitațională.
Existența gravitonilor nu a fost încă confirmată experimental. Ele există doar sub forma unei versiuni teoretice. În modelul standard, în majoritatea cazurilor, acestea nu sunt luate în considerare.

Asta e tot, modelul standard este asamblat.

Necazurile tocmai au început

În ciuda reprezentării foarte frumoase a particulelor din diagramă, rămân două întrebări. De unde își obțin particulele masa și ce este bosonul Higgs, care se distinge de restul bosonilor.

Pentru a înțelege ideea utilizării bosonului Higgs, trebuie să ne întoarcem la teoria câmpului cuantic. În termeni simpli, se poate argumenta că întreaga lume, întregul Univers, nu este alcătuită din cele mai mici particule, ci din multe câmpuri diferite: gluon, cuarc, electronic, electromagnetic etc. În toate aceste domenii, au loc în mod constant ușoare fluctuații. Dar noi le percepem pe cele mai puternice dintre ele ca particule elementare. Da, iar această teză este foarte controversată. Din punctul de vedere al dualismului corpuscular-undă, același obiect al microcosmosului în diferite situații se comportă ca o undă, uneori ca o particulă elementară, depinde doar de modul în care este mai convenabil pentru un fizician care observă procesul de a modela situația .

Câmpul Higgs

Se dovedește că există un așa-numit câmp Higgs, a cărui medie nu vrea să ajungă la zero. Ca rezultat, acest câmp încearcă să ia o valoare constantă diferită de zero în tot Universul. Câmpul alcătuiește fundalul omniprezent și constant, în urma căruia Bosonul Higgs apare ca urmare a fluctuațiilor puternice.
Și datorită câmpului Higgs, particulele sunt înzestrate cu masă.
Masa unei particule elementare depinde de cât de puternic interacționează cu câmpul Higgs zburând constant în interiorul ei.
Și din cauza bosonului Higgs, și mai precis datorită câmpului său, modelul standard are atât de multe grupuri similare de particule. Câmpul Higgs a forțat crearea multor particule suplimentare, cum ar fi neutrinii.

Rezultate

Ceea ce mi s-a spus este cea mai superficială înțelegere a naturii modelului standard și de ce avem nevoie de bosonul Higgs. Unii oameni de știință încă mai speră în adâncul sufletului că o particulă găsită în 2012 care arată ca bosonul Higgs la LHC a fost doar o eroare statistică. La urma urmei, câmpul Higgs rupe multe dintre frumoasele simetrii ale naturii, făcând calculele fizicienilor mai confuze.
Unii chiar cred că Modelul Standard își trăiește ultimii ani din cauza imperfecțiunii sale. Dar acest lucru nu a fost dovedit experimental, iar modelul standard al particulelor elementare rămâne un exemplu valid al geniului gândirii umane.

Înțelegerea modernă a fizicii particulelor este cuprinsă în așa-numitul model standard . Modelul standard (SM) al fizicii particulelor se bazează pe electrodinamica cuantică, cromodinamica cuantică și modelul quark-parton.
Electrodinamica cuantică (QED) - o teorie de înaltă precizie - descrie procesele care au loc sub influența forțelor electromagnetice, care sunt studiate cu un grad ridicat de precizie.
Cromodinamica cuantică (QCD), care descrie procesele de interacțiuni puternice, este construită prin analogie cu QED, dar într-o măsură mai mare este un model semi-empiric.
Modelul quark-parton combină rezultatele teoretice și experimentale ale studierii proprietăților particulelor și interacțiunilor lor.
Până în prezent, nu au fost găsite abateri de la Modelul Standard.
Conținutul principal al Modelului Standard este prezentat în Tabelele 1, 2, 3. Constituenții materiei sunt trei generații de fermioni fundamentali (I, II, III), ale căror proprietăți sunt enumerate în Tabel. 1. Bosonii fundamentali - purtători de interacțiuni (Tabelul 2), care pot fi reprezentați folosind diagrama Feynman (Fig. 1).

Tabelul 1: Fermioni − (spin pe jumătate întreg în unități de ћ) constituenți ai materiei

	Leptoni, spin = 1/2			Quarci, spin = 1/2
	Aromă	Greutate, GeV/s 2	Electric taxa, de ex	Aromă	Greutate, GeV/s 2	Electric taxa, de ex
eu	v e	< 7·10 -9	0	tu, sus	0.005	2/3
eu	e, electron	0.000511	-1	d, jos	0.01	-1/3
II	ν μ	< 0.0003	0	c, farmec	1.5	2/3
II	μ, muon	0.106	-1	s, ciudat	0.2	-1/3
III	ν τ	< 0.03	0	t, sus	170	2/3
III	τ, tau	1.7771	-1	b, jos	4.7	-1/3

Tabelul 2: Bosoni - purtători de interacțiuni (spin = 0, 1, 2 ... în unități de ћ)

transportatorii interacțiuni	Greutate, GeV/s2	Electric taxa, de ex
Interacțiune electroslabă
γ, foton, spin = 1	0	0
W - , spin = 1	80.22	-1
W + , spin = 1	80.22	+1
Z 0, spin = 1	91.187	0
Interacțiune puternică (culoare).
5, gluoni, spin = 1	0	0
bozoni nedescoperiți
H0, Higgs, spin = 0	> 100	0
G, graviton, spin = 2	?	0

Tabelul 3: Caracteristicile comparative ale interacțiunilor fundamentale

Puterea interacțiunii este indicată în raport cu cea puternică.

Orez. 1: Diagrama Feynman: A + B = C + D, a este constanta de interacțiune, Q 2 = -t - 4-momentul pe care particulele A se transferă la particula B ca rezultat al unuia dintre cele patru tipuri de interacțiuni.

1.1 Fundamentele modelului standard

Hadronii sunt formați din quarci și gluoni (partoni). Cuarcii sunt fermioni cu spin 1/2 și masa m 0; gluonii sunt bosoni cu spin 1 și masa m = 0.
Quarcii sunt clasificați în două moduri: aromă și culoare. Există 6 arome de quarci și 3 culori pentru fiecare quarc.
Savoarea este o caracteristică care se păstrează în interacțiuni puternice.
Un gluon este format din două culori - o culoare și un anticolor, iar toate celelalte numere cuantice ale acestuia sunt egale cu zero. Când se emite un gluon, un quarc își schimbă culoarea, dar nu și aroma. Sunt 8 gluoni în total.
Procesele elementare din QCD sunt construite prin analogie cu QED: bremsstrahlung unui gluon de către un quarc, producția de perechi quark-antiquark de către un gluon. Procesul de producere a gluonului de către un gluon nu are analog în QED.
Câmpul de gluon static nu tinde spre zero la infinit, adică. energia totală a unui astfel de câmp este infinită. Astfel, quarcii nu pot zbura din hadroni; are loc izolarea.
Între quarci acționează forțe atractive, care au două proprietăți neobișnuite: a) libertate asimptotică la distanțe foarte mici și b) captare în infraroșu - confinare, datorită faptului că energia potențială a interacțiunii V(r) crește la nesfârșit odată cu creșterea distanței dintre quarci r. , V(r ) = -α s /r + ær, α s și æ sunt constante.
Interacțiunea quark-quarc nu este aditivă.
Doar tălpile de culoare pot exista ca particule libere:
singlet mezon, pentru care funcția de undă este dată de

și singlet barion cu funcție de undă

unde R este roșu, B este albastru, G este verde.

Există cuarci actuali și constituenți, care au mase diferite.
Secțiunile transversale ale procesului A + B = C + X cu schimbul unui gluon între quarcii care alcătuiesc hadronii sunt scrise astfel:

ŝ = x a x b s, = x a t/x c .

Simbolurile a, b, c, d denotă quarci și variabilele aferente acestora, simbolurile А, В, С denotă hadroni, ŝ, , , cantități legate de quarci, denotă funcția de distribuție a quarcilor a într-un hadron A (sau, respectiv, - quarcii b în hadronul B), este funcția de fragmentare a quarcului c în hadroni C, d/dt este secțiunea transversală elementară qq a interacțiunii.

1.2 Căutare abateri de la modelul standard

La energiile existente ale particulelor accelerate, toate prevederile QCD, și cu atât mai mult ale QED, se mențin bine. În experimentele planificate cu energii mai mari ale particulelor, una dintre sarcinile principale este găsirea abaterilor de la modelul standard.
Dezvoltarea ulterioară a fizicii de înaltă energie este asociată cu soluționarea următoarelor probleme:

Căutați particule exotice cu o structură diferită de cea acceptată în modelul standard.
Căutați oscilațiile neutrinilor ν μ ↔ ν τ și problema conexă a masei neutrinilor (ν m ≠ 0).
Căutați dezintegrarea unui proton a cărui durată de viață este estimată ca τ exp > 10 33 de ani.
Căutați structura particulelor fundamentale (șiruri, preoni la distanțe d< 10 -16 см).
Detectarea materiei hadronice deconfinate (plasma cuarc-gluon).
Studiul încălcării CP în dezintegrarea mezonilor K neutri, mezonilor D și particulelor B.
Studiul naturii materiei întunecate.
Studiul compoziției vidului.
Caută bosonul Higgs.
Căutați particule supersimetrice.

1.3 Întrebări nerezolvate ale modelului standard

Teoria fizică fundamentală, Modelul standard al interacțiunilor electromagnetice, slabe și puternice ale particulelor elementare (quarci și leptoni) este o realizare general recunoscută a fizicii secolului al XX-lea. El explică toate faptele experimentale cunoscute în fizica microlumilor. Cu toate acestea, există o serie de întrebări la care modelul standard nu răspunde.

Natura mecanismului de încălcare spontană a invarianței ecartamentului electroslab este necunoscută.

Explicarea existenței maselor pentru bosonii W ± - și Z 0 necesită introducerea în teoria câmpurilor scalare cu stare fundamentală, vid, adică neinvariante în raport cu transformările gauge.
Consecința acestui lucru este apariția unei noi particule scalare - bosonul Higgs.

SM nu explică natura numerelor cuantice.

Ce sunt sarcinile (electrice; barion; lepton: Le, L μ , L τ : culoare: albastru, roșu, verde) și de ce sunt cuantificate?
De ce există 3 generații de fermioni fundamentali (I, II, III)?

SM nu include gravitația, deci modul de includere a gravitației în SM este o nouă ipoteză despre existența unor dimensiuni suplimentare în spațiul microlumii.
Nu există nicio explicație de ce scara fundamentală Planck (M ~ 10 19 GeV) este atât de departe de scara fundamentală a interacțiunilor electroslabe (M ~ 10 2 GeV).

În prezent, există o modalitate de a rezolva aceste probleme. Constă în dezvoltarea unei noi idei despre structura particulelor fundamentale. Se presupune că particulele fundamentale sunt obiecte care sunt denumite în mod obișnuit „șiruri”. Proprietățile șirurilor sunt luate în considerare în modelul Superstring care se dezvoltă rapid, care pretinde că stabilește o legătură între fenomenele care apar în fizica particulelor și în astrofizică. Această legătură a condus la formularea unei noi discipline - cosmologia particulelor elementare.

Modelul standard al particulelor elementare este considerată cea mai mare realizare a fizicii din a doua jumătate a secolului al XX-lea. Dar ce se află dincolo de ea?

Modelul Standard (SM) al particulelor elementare, bazat pe simetria gabaritului, este o creație magnifică a lui Murray Gell-Mann, Sheldon Glashow, Steven Weinberg, Abdus Salam și a unei întregi galaxii de oameni de știință străluciți. SM descrie perfect interacțiunile dintre quarci și leptoni la distanțe de ordinul a 10−17 m (1% din diametrul protonului), care pot fi studiate la acceleratoarele moderne. Cu toate acestea, începe să alunece deja la distanțe de 10-18 m și cu atât mai mult nu asigură avansarea la râvnita scară Planck de 10-35 m.

Se crede că acolo toate interacțiunile fundamentale se contopesc în unitatea cuantică. SM va fi într-o zi înlocuită de o teorie mai completă, care, cel mai probabil, nu va fi nici ultima și definitivă. Oamenii de știință încearcă să găsească un înlocuitor pentru modelul standard. Mulți cred că se va construi o nouă teorie prin extinderea listei de simetrii care formează fundamentul SM. Una dintre cele mai promițătoare abordări pentru rezolvarea acestei probleme a fost pusă nu numai în legătură cu problemele SM, ci chiar înainte de crearea acestuia.

Particule care se supun statisticilor Fermi-Dirac (fermioni cu spin semiîntreg) și Bose-Einstein (bosoni cu spin întreg). În puțul de energie, toți bosonii pot ocupa același nivel inferior de energie, formând un condensat Bose-Einstein. Fermionii, pe de altă parte, se supun principiului de excludere Pauli și, prin urmare, două particule cu aceleași numere cuantice (în special, spini unidirecționali) nu pot ocupa același nivel de energie.

Amestec de contrarii

La sfârșitul anilor 1960, Yury Golfand, cercetător principal la departamentul teoretic FIAN, i-a sugerat studentului său absolvent Evgeny Likhtman să generalizeze aparatul matematic folosit pentru a descrie simetriile spațiului-timp cu patru dimensiuni ale relativității speciale (spațiul Minkowski).

Lichtman a descoperit că aceste simetrii ar putea fi combinate cu simetriile intrinseci ale câmpurilor cuantice cu spinuri diferite de zero. În acest caz, se formează familii (multipleturi) care unesc particule cu aceeași masă, având spin întreg și semiîntreg (cu alte cuvinte, bozoni și fermioni). Acest lucru a fost atât nou, cât și de neînțeles, deoarece ambele sunt supuse unor tipuri diferite de statistici cuantice. Bosonii se pot acumula în aceeași stare, iar fermionii urmează principiul Pauli, care interzice cu strictețe chiar și uniunile de perechi de acest fel. Prin urmare, apariția multipleților bosonic-fermioni arăta ca un exotism matematic care nu avea nimic de-a face cu fizica reală. Așa a fost perceput în FIAN. Mai târziu, în Memoriile sale, Andrei Saharov a numit unificarea bosonilor și fermionilor o idee grozavă, dar la acel moment nu i se părea interesantă.

Dincolo de standard

Unde sunt limitele SM? „Modelul standard este în concordanță cu aproape toate datele obținute la acceleratoare de mare energie. - explică cercetătorul principal al Institutului de Cercetări Nucleare al Academiei Ruse de Științe Serghei Troitsky. „Cu toate acestea, rezultatele experimentelor care mărturisesc prezența masei în două tipuri de neutrini și, eventual, în toate trei, nu se încadrează tocmai în cadrul său. Acest fapt înseamnă că SM-ul trebuie extins și în care, nimeni nu știe cu adevărat. Datele astrofizice indică, de asemenea, caracterul incomplet al SM. Materia întunecată, care reprezintă mai mult de o cincime din masa universului, este formată din particule grele care nu se potrivesc în SM. Apropo, ar fi mai corect să numim această materie nu întunecată, ci transparentă, deoarece nu numai că nu emite lumină, dar nici nu o absoarbe. În plus, SM nu explică absența aproape completă a antimateriei în universul observabil.”
Există și obiecții estetice. După cum notează Serghei Troitsky, SM este foarte urât. Conține 19 parametri numerici care sunt determinați prin experiment și, din punct de vedere al bunului simț, capătă valori foarte exotice. De exemplu, media în vid a câmpului Higgs, care este responsabil pentru masele de particule elementare, este de 240 GeV. Nu este clar de ce acest parametru este de 1017 ori mai mic decât parametrul care determină interacțiunea gravitațională. As dori sa am o teorie mai completa, care sa faca posibila determinarea acestei relatii din cateva principii generale.
Nici SM nu explică diferența enormă dintre masele celor mai ușori cuarci, care alcătuiesc protoni și neutroni, și masa cuarcului superior, care depășește 170 GeV (în toate celelalte privințe, nu este diferit de cuarcul u). , care este de aproape 10.000 de ori mai ușor). De unde provin particule aparent identice cu mase atât de diferite este încă neclar.

Lichtman și-a susținut disertația în 1971, apoi a mers la VINITI și aproape a abandonat fizica teoretică. Golfand a fost concediat de la FIAN din cauza concedierii, iar de mult timp nu si-a gasit un loc de munca. Totuși, angajații Institutului Ucrainean de Fizică și Tehnologie, Dmitri Volkov și Vladimir Akulov, au descoperit și ei simetria dintre bosoni și fermioni și chiar au folosit-o pentru a descrie neutrini. Adevărat, nici moscoviții, nici harkoviții nu au câștigat lauri în acel moment. Abia în 1989 Golfand și Likhtman au primit I.E. Tamm. În 2009, Volodymyr Akulov (acum predă fizică la Colegiul Tehnic al Universității din New York) și Dmitri Volkov (postmortem) au primit Premiul Național al Ucrainei pentru cercetare științifică.

Particulele elementare ale Modelului Standard sunt împărțite în bozoni și fermioni în funcție de tipul de statistici. Particulele compozite - hadronii - se pot supune fie statisticilor Bose-Einstein (cum ar fi mezoni - kaoni, pioni), fie statisticilor Fermi-Dirac (barioni - protoni, neutroni).

Nașterea supersimetriei

În Occident, amestecurile de stări bosonice și fermionice au apărut pentru prima dată într-o teorie în curs de dezvoltare care reprezenta particulele elementare nu ca obiecte punctuale, ci ca vibrații ale corzilor cuantice unidimensionale.

În 1971, a fost construit un model în care fiecare vibrație de tip bosonic a fost combinată cu vibrația fermionică pereche. Adevărat, acest model nu a funcționat în spațiul patrudimensional al lui Minkowski, ci în spațiul-timp bidimensional al teoriilor corzilor. Cu toate acestea, deja în 1973, austriacul Julius Wess și italianul Bruno Zumino au raportat la CERN (și au publicat un articol un an mai târziu) despre un model supersimetric cu patru dimensiuni cu un boson și un fermion. Ea nu a pretins că descrie particulele elementare, dar a demonstrat posibilitățile supersimetriei într-un exemplu clar și extrem de fizic. Curând, aceiași oameni de știință au demonstrat că simetria pe care au descoperit-o a fost o versiune extinsă a simetriei lui Golfand și Lichtman. Așa că s-a dovedit că în decurs de trei ani, supersimetria în spațiul Minkowski a fost descoperită independent de trei perechi de fizicieni.

Rezultatele lui Wess și Zumino au determinat dezvoltarea unor teorii cu amestecuri de bozon-fermion. Deoarece aceste teorii relaționează simetriile gauge cu simetriile spațiu-timp, ele au fost numite supergauge și apoi supersimetrice. Ei prezic existența multor particule, dintre care niciuna nu a fost încă descoperită. Deci supersimetria lumii reale este încă ipotetică. Dar chiar dacă există, nu poate fi strict, altfel electronii ar fi încărcat veri bosonici cu exact aceeași masă, care ar putea fi ușor de detectat. Rămâne de presupus că partenerii supersimetrici ai particulelor cunoscute sunt extrem de masivi, iar acest lucru este posibil numai dacă supersimetria este întreruptă.

Ideologia supersimetrică a intrat în vigoare la mijlocul anilor 1970, când modelul standard exista deja. Desigur, fizicienii au început să-și construiască extensiile supersimetrice, cu alte cuvinte, să introducă în ea simetrii între bozoni și fermioni. Prima versiune realistă a Modelului Standard Supersimetric, numită Modelul Standard Supersimetric Minimal (MSSM), a fost propusă de Howard Georgi și Savas Dimopoulos în 1981. De fapt, acesta este același model standard cu toate simetriile sale, dar fiecare particulă are un partener adăugat, al cărui spin diferă de spinul său cu ½, un boson la un fermion și un fermion la un boson.

Prin urmare, toate interacțiunile SM rămân la locul lor, dar sunt îmbogățite de interacțiunile particulelor noi cu cele vechi și între ele. Mai târziu au apărut și versiuni supersimetrice mai complexe ale SM. Toate compară particulele deja cunoscute cu aceiași parteneri, dar explică încălcările supersimetriei în moduri diferite.

Particule și superparticule

Numele superpartenerilor fermioni sunt construite folosind prefixul „s” - electron, smuon, squark. Superpartenerii bozonilor dobândesc terminația „ino”: foton - fotino, gluon - gluino, boson Z - zino, boson W - vin, boson Higgs - higgsino.

Spinul superpartenerului oricărei particule (cu excepția bosonului Higgs) este întotdeauna cu jumătate mai mic decât propriul său spin. În consecință, partenerii unui electron, quarci și alți fermioni (precum și, desigur, antiparticulele lor) au spin zero, în timp ce partenerii fotonului și bosonilor vectoriali cu spin unitar au jumătate. Acest lucru se datorează faptului că numărul de stări ale unei particule este mai mare, cu atât spinul acesteia este mai mare. Prin urmare, înlocuirea scăderii cu adunarea ar duce la apariția unor superparteneri redundanți.

În stânga este Modelul Standard (SM) al particulelor elementare: fermioni (quarci, leptoni) și bosoni (purtători de interacțiune). În dreapta sunt superpartenerii lor în Modelul Standard Supersimetric Minimal, MSSM: bosonii (squarks, sleeponi) și fermionii (superparteneri ai purtătorilor de forță). Cei cinci bosoni Higgs (marcați cu un singur simbol albastru în diagramă) au și superpartenerii lor, cvintuplul Higgsino.

Să luăm ca exemplu un electron. Poate fi în două stări - într-una, spinul său este îndreptat paralel cu impulsul, în cealaltă, este antiparalel. Din punctul de vedere al SM, acestea sunt particule diferite, deoarece nu participă în mod egal la interacțiunile slabe. O particulă cu un spin unitar și o masă diferită de zero poate exista în trei stări diferite (după cum spun fizicienii, are trei grade de libertate) și, prin urmare, nu este potrivită pentru parteneri cu un electron. Singura cale de ieșire este să atribuiți câte un superpartener de spin-zero fiecărei stări ale electronului și să considerați acești electroni ca particule diferite.

Superpartenerii bosonilor din modelul standard sunt oarecum mai complicati. Deoarece masa unui foton este egală cu zero, chiar și cu un spin unitar are nu trei, ci două grade de libertate. Prin urmare, photino, un superpartener cu jumătate de spin, care, ca un electron, are două grade de libertate, îi poate fi atribuit cu ușurință. Gluinos apar după aceeași schemă. Cu Higgs, situația este mai complicată. MSSM are două dublete de bosoni Higgs, care corespund la patru superparteneri - doi neutri și doi Higgsinos cu încărcare opusă. Neutrii se amestecă în diferite moduri cu fotino și zino și formează patru particule observabile fizic cu numele comun neutralino. Amestecuri similare cu un nume ciudat pentru urechea rusă chargino (în engleză - chargino) formează superparteneri de bosoni W pozitivi și negativi și perechi de Higgs încărcați.

Situația cu superpartenerii neutrini are și ea specificul ei. Dacă această particulă nu ar avea masă, spin-ul său ar fi întotdeauna în direcția opusă impulsului. Prin urmare, un neutrin fără masă ar avea un singur partener scalar. Cu toate acestea, neutrinii reali nu sunt încă fără masă. Este posibil să existe și neutrini cu momente și rotații paralele, dar sunt foarte grei și nu au fost încă descoperiți. Dacă acest lucru este adevărat, atunci fiecare tip de neutrin are propriul său superpartener.

Potrivit profesorului de fizică de la Universitatea din Michigan, Gordon Kane, cel mai universal mecanism de rupere a supersimetriei are de-a face cu gravitația.

Cu toate acestea, amploarea contribuției sale la masele de superparticule nu a fost încă clarificată, iar estimările teoreticienilor sunt contradictorii. În plus, cu greu este singurul. Astfel, Modelul Standard Supersimetric Next-to-Minimal, NMSSM, introduce încă doi bosoni Higgs care contribuie la masa superparticulelor (și, de asemenea, crește numărul de neutralinos de la patru la cinci). O astfel de situație, notează Kane, înmulțește dramatic numărul de parametri încorporați în teoriile supersimetrice.

Chiar și o extensie minimă a modelului standard necesită aproximativ o sută de parametri suplimentari. Acest lucru nu ar trebui să fie surprinzător, deoarece toate aceste teorii introduc multe particule noi. Pe măsură ce apar modele mai complete și mai consistente, numărul de parametri ar trebui să scadă. De îndată ce detectoarele de la Large Hadron Collider captează superparticule, modelele noi nu vă vor face să așteptați.

Ierarhia particulelor

Teoriile supersimetrice fac posibilă eliminarea unui număr de puncte slabe ale modelului standard. Profesorul Kane aduce în prim-plan ghicitoarea bosonului Higgs, care se numește problema ierarhiei..

Această particulă dobândește masă în timpul interacțiunii cu leptonii și cuarcii (la fel cum ei înșiși dobândesc masă atunci când interacționează cu câmpul Higgs). În SM, contribuțiile acestor particule sunt reprezentate prin serii divergente cu sume infinite. Adevărat, contribuțiile bozonilor și fermionilor au semne diferite și, în principiu, se pot anula aproape complet. Cu toate acestea, o astfel de extincție ar trebui să fie aproape ideală, deoarece masa Higgs este acum cunoscută a fi de numai 125 GeV. Nu este imposibil, dar foarte puțin probabil.

Pentru teoriile supersimetrice, nu este nimic de care să vă faceți griji. Cu o supersimetrie exactă, contribuțiile particulelor obișnuite și ale superpartenerilor lor trebuie să se compenseze complet reciproc. Deoarece supersimetria este întreruptă, compensarea se dovedește a fi incompletă, iar bosonul Higgs dobândește o masă finită și, cel mai important, calculabilă. Dacă masele superpartenerilor nu sunt prea mari, ar trebui măsurată în intervalul de la una la două sute de GeV, ceea ce este adevărat. După cum subliniază Kane, fizicienii au început să ia în serios supersimetria atunci când s-a dovedit că rezolvă problema ierarhiei.

Posibilitățile supersimetriei nu se opresc aici. Din SM rezultă că în regiunea energiilor foarte mari, interacțiunile puternice, slabe și electromagnetice, deși au aproximativ aceeași putere, nu se combină niciodată. Și în modelele supersimetrice la energii de ordinul a 1016 GeV are loc o astfel de unire și pare mult mai naturală. Aceste modele oferă și o soluție la problema materiei întunecate. Superparticulele în timpul descompunerii dau naștere atât la superparticule, cât și la particule obișnuite - desigur, cu o masă mai mică. Cu toate acestea, supersimetria, spre deosebire de SM, permite dezintegrarea rapidă a protonului, care, din fericire pentru noi, nu are loc de fapt.

Protonul și, odată cu el, întreaga lume înconjurătoare, poate fi salvat presupunând că în procesele care implică superparticule, numărul cuantic de paritate R este păstrat, care este egal cu unu pentru particulele obișnuite și minus unu pentru superparteneri. Într-un astfel de caz, cea mai ușoară superparticulă trebuie să fie complet stabilă (și neutră electric). Prin definiție, nu se poate degrada în superparticule, iar conservarea parității R îi interzice să se descompună în particule. Materia întunecată poate consta tocmai din astfel de particule care au apărut imediat după Big Bang și au evitat anihilarea reciprocă.

În așteptarea experimentelor

„Cu puțin timp înainte de descoperirea bosonului Higgs, bazat pe teoria M (cea mai avansată versiune a teoriei corzilor), masa lui a fost prezisă cu o eroare de doar două procente! spune profesorul Kane. — Am calculat, de asemenea, masele de electroni, smuoni și squarks, care s-au dovedit a fi prea mari pentru acceleratoarele moderne - de ordinul a câteva zeci de TeV. Superpartenerii fotonului, gluonului și altor bosoni gauge sunt mult mai ușori și, prin urmare, au șansa de a fi detectați la LHC.”

Desigur, corectitudinea acestor calcule nu este garantată de nimic: teoria M este o chestiune delicată. Și totuși, este posibil să detectăm urme de superparticule pe acceleratoare? „Superparticulele masive ar trebui să se descompună imediat după naștere. Aceste dezintegrari apar pe fondul descompunerii particulelor obișnuite și este foarte dificil să le evidențiem fără ambiguitate”, explică Dmitri Kazakov, cercetător șef al Laboratorului de Fizică Teoretică de la JINR din Dubna. „Ar fi ideal dacă superparticulele se manifestă într-un mod unic care nu poate fi confundat cu nimic altceva, dar teoria nu prezice acest lucru.

Trebuie să analizați multe procese diferite și să căutați printre ele pe cele care nu sunt pe deplin explicate de Modelul Standard. Aceste căutări au fost până acum fără succes, dar avem deja limite pentru masele de superparteneri. Cei care participă la interacțiuni puternice trebuie să tragă cel puțin 1 TeV, în timp ce masele altor superparticule pot varia între zeci și sute de GeV.

În noiembrie 2012, la un simpozion de la Kyoto, au fost raportate rezultatele experimentelor la LHC, în timpul cărora pentru prima dată a fost posibil să se înregistreze în mod fiabil o dezintegrare foarte rară a mezonului Bs într-un muon și un antimuon. Probabilitatea sa este de aproximativ trei miliarde, ceea ce este în acord cu predicțiile SM. Deoarece probabilitatea așteptată a acestei decăderi, calculată din MSSM, poate fi de câteva ori mai mare, unii au decis că supersimetria a luat sfârșit.

Cu toate acestea, această probabilitate depinde de câțiva parametri necunoscuți, care pot aduce atât o contribuție mare, cât și una mică la rezultatul final, există încă multă incertitudine aici. Prin urmare, nu s-a întâmplat nimic groaznic, iar zvonurile despre moartea MSSM sunt foarte exagerate. Dar asta nu înseamnă că este invincibilă. LHC-ul nu funcționează încă la capacitate maximă, va ajunge la el abia peste doi ani, când energia protonilor va fi adusă la 14 TeV. Și dacă atunci nu există manifestări de superparticule, atunci MSSM va muri cel mai probabil de moarte naturală și va veni timpul pentru noi modele supersimetrice.

Numerele Grassmann și supergravitația

Chiar înainte de crearea MSSM, supersimetria a fost combinată cu gravitația. Aplicarea repetată a transformărilor care leagă bozonii și fermionii mișcă particula în spațiu-timp. Acest lucru face posibilă legarea de supersimetrii și deformații ale metricii spațiu-timp, care, conform teoriei generale a relativității, este cauza gravitației. Când fizicienii și-au dat seama de acest lucru, au început să construiască generalizări supersimetrice ale relativității generale, care se numesc supergravitație. Această zonă a fizicii teoretice se dezvoltă activ acum.
În același timp, a devenit clar că teoriile supersimetrice au nevoie de numere exotice, inventate în secolul al XIX-lea de matematicianul german Hermann Günter Grassmann. Ele pot fi adunate și scăzute ca de obicei, dar produsul unor astfel de numere își schimbă semnul atunci când factorii sunt rearanjați (prin urmare, pătratul și, în general, orice putere întreagă a numărului Grassmann este egal cu zero). Desigur, funcțiile unor astfel de numere nu pot fi diferențiate și integrate conform regulilor standard ale analizei matematice; sunt necesare metode complet diferite. Și, din fericire pentru teoriile supersimetrice, acestea au fost deja găsite. Au fost inventate în anii 1960 de remarcabilul matematician sovietic de la Universitatea de Stat din Moscova Felix Berezin, care a creat o nouă direcție - supermatematica.

Cu toate acestea, există o altă strategie care nu are legătură cu LHC. În timp ce ciocnitorul electron-pozitron LEP funcționa la CERN, ei căutau cele mai ușoare superparticule încărcate, ale căror descompunere ar trebui să dea naștere celor mai ușori superparteneri. Aceste particule precursoare sunt mai ușor de detectat deoarece sunt încărcate și cel mai ușor superpartener este neutru. Experimentele la LEP au arătat că masa unor astfel de particule nu depășește 104 GeV. Acest lucru nu este mult, dar sunt greu de detectat la LHC din cauza fondului ridicat. Prin urmare, există acum o mișcare pentru a construi un ciocnitor electroni-pozitroni super-puternic pentru căutarea lor. Dar aceasta este o mașină foarte scumpă și cu siguranță nu va fi construită prea curând.”

Inchideri si deschideri

Cu toate acestea, potrivit profesorului de fizică teoretică de la Universitatea din Minnesota, Mikhail Shifman, masa măsurată a bosonului Higgs este prea mare pentru MSSM și, cel mai probabil, acest model este deja închis:

„Adevărat, încearcă să o salveze cu ajutorul diferitelor suprastructuri, dar sunt atât de neeleganți încât au șanse mici de reușită. Este posibil ca și alte extensii să funcționeze, dar nu se știe încă când și cum. Dar această întrebare depășește știința pură. Finanțarea actuală pentru fizica energiei înalte se bazează pe speranța de a descoperi ceva cu adevărat nou la LHC. Dacă acest lucru nu se va întâmpla, finanțarea va fi tăiată și nu vor fi suficienți bani pentru a construi acceleratoare de nouă generație, fără de care această știință nu se va putea dezvolta cu adevărat.” Deci, teoriile supersimetrice sunt încă promițătoare, dar abia așteaptă verdictul experimentatorilor.