Razvojne metode

Primeri fizičnih sistemov, predstavljenih z modeli delcev. Standardni model temeljnih interakcij. Zapiranje in odpiranje

Nedavno odkritje skupine znanstvenikov pod vodstvom Joaquima Mathiasa je prvič resno zamajalo temelje sodobne fizike delcev, in sicer standardni model. Raziskovalci so uspeli napovedati nestandardno varianto razpada B-mezonskega delca, ki je ta model ne upošteva. Poleg tega so bila skoraj takoj njihova ugibanja eksperimentalno potrjena.

Treba je opozoriti, da v zadnjih letih fiziki, ki se ukvarjajo s preučevanjem elementarnih delcev, vse pogosteje pravijo, da je ta disciplina že postala premajhna v okviru standardnega modela, ki ga poznajo vsi. Dejansko je že zabeleženih veliko pojavov, ki jih je v njegovem okviru težko razložiti. Ta model na primer ne more napovedati, kateri delci lahko sestavljajo temno snov, in tudi ne odgovarja na vprašanje, ki že dolgo muči znanstvenike – zakaj je v našem vesolju več snovi kot antimaterije (barionska asimetrija). In tudi erzionska interpretacija procesa hladne transmutacije jeder, o kateri smo pisali nedolgo nazaj, presega "dejanje" istega standardnega modela.

Kljub temu se večina fizikov še vedno drži tega posebnega načina razlage skrivnostnega življenja elementarnih delcev. Deloma zaradi dejstva, da doslej nihče ni ustvaril nič boljšega, deloma zato, ker ima večina napovedi Standardnega modela še eksperimentalno potrditev (česar ne moremo reči za alternativne hipoteze). Poleg tega do nedavnega v poskusih ni bilo mogoče najti resnih odstopanj od tega modela. Vendar se ne zdi, da se je to zgodilo tako dolgo nazaj. To bi lahko pomenilo rojstvo povsem nove teorije fizike delcev, v kateri bo trenutni standardni model videti kot poseben primer, tako kot je Newtonova teorija univerzalne gravitacije videti kot poseben primer gravitacije v okviru splošne teorije relativnosti.

Vse se je začelo z dejstvom, da je mednarodna skupina fizikov pod vodstvom Joaquima Mathiasa naredila več napovedi o tem, kakšna odstopanja v verjetnosti razpada B-mezona bi lahko odstopala od standardnega modela in nakazala novo fiziko. Naj vas spomnim, da je B-mezon delec, sestavljen iz b-kvarka in d-antikvarka. Po določilih Standardnega modela lahko ta delec razpade v mion (negativno nabit delec, pravzaprav zelo težak elektron) in antimuon, čeprav verjetnost takšnega dogodka ni zelo velika. Vendar pa so lani na konferenci v Kjotu fiziki, ki delajo na velikem hadronskem trkalniku, poročali, da so lahko zabeležili sledi takšnega razpada (in z verjetnostjo, ki je bila teoretično predvidena).

Skupina Matthias je menila, da naj bi ta mezon razpadel nekoliko drugače - na par mionov in doslej neznan delec K *, ki skoraj takoj razpade v kaon in pion (dva lažja mezona). Omeniti velja, da so znanstveniki poročali o rezultatih svojih raziskav 19. julija na srečanju Evropskega fizičnega društva in naslednji govornik med tistimi, ki so govorili na tem dogodku (to je bil fizik Nicolas Serra iz sodelovanja LHCb iz Velikega hadrona Collider) je poročal, da je njegovi skupini uspelo popraviti sledi takšnih okvar. Poleg tega so eksperimentalni rezultati skupine Serra skoraj popolnoma sovpadali z odstopanji, predvidenimi v poročilu dr. Matthiasa in njegovih soavtorjev!

Zanimivo je, da fiziki te rezultate ocenjujejo s statistično pomembnostjo 4,5σ, kar pomeni, da je zanesljivost opisanega dogodka zelo, zelo visoka. Naj vas spomnim, da se eksperimentalni dokazi treh σ štejejo za pomembne rezultate, pet σ pa za uveljavljeno odkritje - to je vrednost pomena, pripisana rezultatom lanskih poskusov, ki so končno našli sledi o obstoju Higgsovega bozona.

Kljub temu pa sam dr. Matija meni, da še ne gre hiteti s sklepi. "Za potrditev teh rezultatov bodo potrebne dodatne teoretične študije in nove meritve. Če pa bodo naši sklepi res pravilni, se bomo soočili s prvo neposredno potrditvijo obstoja nove fizike - teorije bolj splošne od sprejeti standardni model. Če je Higgsov bozon končno dovolil sestaviti sestavljanko standardnega modela, so ti rezultati morda prvi kos nove uganke – veliko večje,« pravi znanstvenik.

standardni model je sodobna teorija strukture in interakcij elementarnih delcev, večkrat preverjena eksperimentalno. Ta teorija temelji na zelo majhnem številu postulatov in vam omogoča teoretično napovedovanje lastnosti na tisoče različnih procesov v svetu elementarnih delcev. V veliki večini primerov so te napovedi potrjene s poskusi, včasih z izjemno visoko natančnostjo, tisti redki primeri, ko se napovedi standardnega modela ne ujemajo z izkušnjami, pa postanejo predmet burne razprave.

Standardni model je meja, ki ločuje zanesljivo znano od hipotetičnega v svetu elementarnih delcev. Kljub impresivnemu uspehu pri opisovanju eksperimentov standardnega modela ni mogoče šteti za končno teorijo elementarnih delcev. Fiziki so prepričani, da mora biti del neke globlje teorije strukture mikrosveta. Za kakšno teorijo gre, še ni zagotovo znano. Teoretiki so razvili veliko število kandidatov za takšno teorijo, a le eksperiment bi moral pokazati, kateri od njih ustreza resničnemu stanju, ki se je razvilo v našem vesolju. Zato fiziki vztrajno iščejo morebitna odstopanja od standardnega modela, morebitne delce, sile ali učinke, ki jih standardni model ne predvideva. Znanstveniki vse te pojave skupaj imenujejo "nova fizika"; točno iskanje Nove fizike in je glavna naloga velikega hadronskega trkalnika.

Glavne komponente standardnega modela

Delovno orodje Standardnega modela je kvantna teorija polja – teorija, ki nadomešča kvantno mehaniko pri hitrostih, ki so blizu svetlobni. Ključni predmeti v njej niso delci, kot v klasični mehaniki, in ne "valovi delcev", kot v kvantni mehaniki, ampak kvantna polja: elektronski, mionski, elektromagnetni, kvarkov itd. - po en za vsako vrsto "entitet mikrosveta".

Tako vakuum, kot tisto, kar zaznavamo kot ločene delce, in bolj zapletene formacije, ki jih ni mogoče reducirati na ločene delce - vse to opisujemo kot različna stanja polj. Ko fiziki uporabljajo besedo "delec", dejansko mislijo na ta stanja polj in ne na posamezne točkovne objekte.

Standardni model vključuje naslednje glavne sestavine:

Nabor temeljnih "opek" snovi - šest vrst leptonov in šest vrst kvarkov. Vsi ti delci so spin 1/2 fermioni in se zelo naravno organizirajo v tri generacije. Številni hadroni – sestavljeni delci, ki sodelujejo pri močni interakciji – so sestavljeni iz kvarkov v različnih kombinacijah.
Tri vrste sil ki delujejo med osnovnimi fermioni - elektromagnetnimi, šibkimi in močnimi. Šibke in elektromagnetne interakcije sta dve plati istega elektrošibka interakcija. Močna sila stoji ločeno in prav ta sila veže kvarke v hadrone.
Vse te sile so opisane na podlagi merilni princip- v teorijo niso vpeljane »na silo«, ampak se zdi, da nastanejo same od sebe kot posledica zahteve, da je teorija simetrična glede na določene transformacije. Ločene vrste simetrije povzročajo močne in elektrošibke interakcije.
Kljub temu, da je v sami teoriji elektrošibka simetrija, je v našem svetu spontano kršena. Spontano kršenje elektrošibke simetrije- nujen element teorije, v okviru standardnega modela pa pride do kršitve zaradi Higgsovega mehanizma.
Številčne vrednosti za približno dva ducata konstant: to so mase osnovnih fermionov, številčne vrednosti spojnih konstant interakcij, ki označujejo njihovo moč, in nekatere druge količine. Vsi so enkrat za vselej izvlečeni iz primerjave z izkušnjami in se ne prilagajajo več v nadaljnjih izračunih.

Poleg tega je standardni model renormalizabilna teorija, to pomeni, da so vsi ti elementi vanj vneseni na tako samoskladen način, da načeloma omogoča izvajanje izračunov z zahtevano stopnjo natančnosti. Vendar se pogosto izkaže, da so izračuni z želeno stopnjo natančnosti neznosno zapleteni, vendar to ni problem same teorije, temveč naših računskih sposobnosti.

Kaj lahko standardni model naredi in česa ne

Standardni model je v mnogih pogledih deskriptivna teorija. Ne daje odgovorov na številna vprašanja, ki se začnejo z »zakaj«: zakaj je toliko delcev in prav teh? od kod te interakcije in točno s takšnimi lastnostmi? Zakaj je morala narava ustvariti tri generacije fermionov? Zakaj so številčne vrednosti parametrov popolnoma enake? Poleg tega standardni model ne more opisati nekaterih pojavov, opaženih v naravi. Zlasti nima prostora za nevtrinske mase in delce temne snovi. Standardni model ne upošteva gravitacije in ni znano, kaj se zgodi s to teorijo na Planckovi lestvici energij, ko postane gravitacija izjemno pomembna.

Če pa se standardni model uporablja za predvideni namen, za napovedovanje rezultatov trkov elementarnih delcev, potem omogoča, odvisno od specifičnega procesa, izvajanje izračunov z različno stopnjo natančnosti.

Pri elektromagnetnih pojavih (razprševanje elektronov, nivoji energije) lahko natančnost doseže dele na milijon ali celo bolje. Rekord tukaj drži anomalni magnetni moment elektrona, ki je izračunan z natančnostjo, boljšo od milijarde.
Številni visokoenergetski procesi, ki nastanejo zaradi elektrošibkih interakcij, so izračunani z natančnostjo, boljšo od odstotka.
Najslabše je močna interakcija pri ne previsokih energijah. Natančnost izračuna takšnih procesov je zelo različna: v nekaterih primerih lahko doseže odstotek, v drugih primerih lahko različni teoretični pristopi dajo odgovore, ki se večkrat razlikujejo.

Poudariti velja, da dejstvo, da je nekatere procese težko izračunati z zahtevano natančnostjo, še ne pomeni, da je »teorija slaba«. Samo, da je zelo zapleteno, trenutne matematične tehnike pa še niso dovolj, da bi izsledili vse njegove posledice. Zlasti eden od znanih matematičnih problemov tisočletja se nanaša na problem zaprtosti v kvantni teoriji z neabelovsko merilno interakcijo.

Dodatna literatura:

Osnovne informacije o Higgsovem mehanizmu najdete v knjigi L. B. Okuna "Fizika elementarnih delcev" (na ravni besed in slik) in "Leptoni in kvarki" (na resni, a dostopni ravni).

»Sprašujemo se, zakaj bi skupina nadarjenih in predanih ljudi svoje življenje posvetila lovljenju tako majhnih predmetov, da jih sploh ni mogoče videti? Pravzaprav se v razredih fizikov delcev kaže človeška radovednost in želja, da bi ugotovili, kako deluje svet, v katerem živimo.« Sean Carroll

Če se še vedno bojite besedne zveze kvantna mehanika in še vedno ne veste, kaj je standardni model - dobrodošli pri kat. V svoji publikaciji bom skušal čim bolj preprosto in jasno razložiti osnove kvantnega sveta, pa tudi fiziko osnovnih delcev. Poskusili bomo ugotoviti, kakšne so glavne razlike med fermioni in bozoni, zakaj imajo kvarki tako čudna imena in na koncu, zakaj so vsi tako želeli najti Higgsov bozon.

iz česa smo narejeni?

No, naše potovanje v mikrokozmos bomo začeli s preprostim vprašanjem: iz česa so sestavljeni predmeti okoli nas? Naš svet je, kot hiša, sestavljen iz številnih majhnih kock, ki, ko so na poseben način združene, ustvarijo nekaj novega, ne le po videzu, ampak tudi po svojih lastnostih. Pravzaprav, če jih natančno pogledate, lahko ugotovite, da ni toliko različnih vrst blokov, le da se vsakič na različne načine povežejo med seboj in tvorijo nove oblike in pojave. Vsak blok je nedeljiv elementarni delec, o katerem bomo govorili v moji zgodbi.

Na primer, vzemimo neko snov, naj bo to drugi element periodičnega sistema Mendelejeva, inertni plin, helij. Tako kot druge snovi v vesolju je helij sestavljen iz molekul, ki pa nastanejo z vezmi med atomi. Toda v tem primeru je za nas helij malo poseben, ker je samo en atom.

Iz česa je sestavljen atom?

Atom helija pa je sestavljen iz dveh nevtronov in dveh protonov, ki tvorita atomsko jedro, okoli katerega se vrtita dva elektrona. Najbolj zanimivo je, da je tukaj edino absolutno nedeljivo elektron.

Zanimiv trenutek kvantnega sveta

Kako manj masa elementarnega delca, več zasede prostor. Prav zaradi tega elektroni, ki so 2000-krat lažji od protona, zavzamejo veliko več prostora kot jedro atoma.

Nevtroni in protoni spadajo v skupino t.i hadroni(delci, ki so podvrženi močni interakciji), in če smo še bolj natančni, barionov.

Hadrone lahko razdelimo v skupine
Barioni, ki so sestavljeni iz treh kvarkov

Mezoni, ki so sestavljeni iz para: delec-antidelec

Nevtron je, kot pove že njegovo ime, nevtralno nabit in ga lahko razdelimo na dva nižja kvarka in enega navzgornjega kvarka. Proton, pozitivno nabit delec, je razdeljen na en spodnji kvark in dva navzgornja kvarka.

Ja, ja, se ne hecam, res se imenujejo zgornji in spodnji. Zdi se, da če bi odkrili zgornji in spodnji kvark ter celo elektron, bi z njihovo pomočjo lahko opisali celotno Vesolje. Toda ta izjava bi bila zelo daleč od resnice.

Glavna težava je, da morajo delci nekako medsebojno delovati. Če bi svet sestavljala samo ta trojica (nevtron, proton in elektron), bi delci preprosto leteli skozi ogromna prostranstva vesolja in se nikoli ne bi zbrali v večje formacije, kot so hadroni.

Fermioni in bozoni

Že dolgo nazaj so znanstveniki izumili priročno in jedrnato obliko predstavitve elementarnih delcev, imenovano standardni model. Izkazalo se je, da so vsi osnovni delci razdeljeni na fermioni, iz katerega je sestavljena vsa snov, in bozoni, ki nosijo različne vrste interakcij med fermioni.

Razlika med temi skupinami je zelo jasna. Dejstvo je, da po zakonih kvantnega sveta fermioni potrebujejo nekaj prostora za preživetje, medtem ko njihovi dvojniki, bozoni, zlahka živijo drug na drugem v bilijonih.

Fermioni

Skupina fermionov, kot že omenjeno, ustvarja vidno snov okoli nas. Karkoli vidimo, kjer koli, ustvarijo fermioni. Fermioni so razdeljeni na kvarkov, ki močno medsebojno delujejo in so ujeti v bolj zapletene delce, kot so hadroni, in leptoni, ki prosto obstajajo v vesolju neodvisno od svojih sorodnikov.

kvarki so razdeljeni v dve skupini.

Vrhunski tip. Up kvarki z nabojem +23 vključujejo: up, šarm in prave kvarke
Nižji tip. Down-type kvarki, z nabojem -13, vključujejo: down, čudne in šarm kvarke

Resnični in ljubki so največji kvarki, medtem ko sta gor in dol najmanjša. Zakaj so kvarki dobili tako nenavadna imena, in bolj pravilno, "okusi", je še vedno predmet polemik znanstvenikov.

Leptoni so prav tako razdeljeni v dve skupini.

Prva skupina z nabojem "-1" vključuje: elektron, mion (težji delec) in tau delec (najmasivnejši)
Druga skupina z nevtralnim nabojem vsebuje: elektronski nevtrino, mionski nevtrino in tau nevtrino

Nevtrino je majhen delec snovi, ki ga je skoraj nemogoče zaznati. Njen naboj je vedno 0.

Postavlja se vprašanje, ali bodo fiziki našli še nekaj generacij delcev, ki bodo še masivnejši od prejšnjih. Težko je odgovoriti nanj, vendar teoretiki menijo, da so generacije leptonov in kvarkov omejene na tri.

Ne najdete podobnosti? Tako kvarki kot leptoni so razdeljeni v dve skupini, ki se med seboj razlikujeta po naboju na enoto? Ampak več o tem kasneje...

bozoni

Brez njih bi fermioni leteli po vesolju v neprekinjenem toku. Toda pri izmenjavi bozonov fermioni drug drugemu sporočajo nekakšno interakcijo. Sami bozoni med seboj ne delujejo.

Interakcija, ki jo prenašajo bozoni, je:

elektromagnetno, delci - fotoni. Ti brezmasni delci prenašajo svetlobo.
močno jedrsko, delci so gluoni. Z njihovo pomočjo kvarki iz jedra atoma ne razpadejo na ločene delce.
Šibko jedrsko, delci - W in Z bozoni. Z njihovo pomočjo se fermioni prenašajo z maso, energijo in se lahko spremenijo drug v drugega.
gravitacijski , delci - gravitoni. Izjemno šibka sila na lestvici mikrokozmosa. Postane viden samo na supermasivnih telesih.

Zadržek glede gravitacijske interakcije.
Obstoj gravitonov še ni eksperimentalno potrjen. Obstajajo le v obliki teoretične različice. V standardnem modelu se v večini primerov ne upoštevajo.

To je to, standardni model je sestavljen.

Težave so se šele začele

Kljub zelo lepi predstavitvi delcev na diagramu ostajata dve vprašanji. Od kod delci dobijo svojo maso in kaj je Higgsov bozon, ki izstopa od ostalih bozonov.

Da bi razumeli zamisel o uporabi Higgsovega bozona, se moramo obrniti na kvantno teorijo polja. Preprosto povedano, lahko trdimo, da ves svet, celotno Vesolje, ni sestavljeno iz najmanjših delcev, ampak iz številnih različnih polj: gluonskih, kvarkovnih, elektronskih, elektromagnetnih itd. Na vseh teh področjih se nenehno pojavljajo manjša nihanja. Toda najmočnejše od njih dojemamo kot elementarne delce. Da, in ta teza je zelo kontroverzna. Z vidika korpuskularno-valovnega dualizma se isti predmet mikrokozmosa v različnih situacijah obnaša kot val, včasih kot elementarni delec, odvisno je le od tega, kako je fiziku, ki opazuje proces, bolj priročno modelirati situacijo. .

Higgsovo polje

Izkazalo se je, da obstaja tako imenovano Higgsovo polje, katerega povprečje ne želi iti na nič. Posledično to polje poskuša prevzeti neko konstantno vrednost, ki ni nič, po vsem vesolju. Polje sestavlja vseprisotno in stalno ozadje, zaradi česar se Higgsov bozon pojavi kot posledica močnih nihanj.
In zahvaljujoč Higgsovemu polju so delci obdarjeni z maso.
Masa elementarnega delca je odvisna od tega, kako močno je v interakciji s Higgsovim poljem nenehno leti v njem.
In prav zaradi Higgsovega bozona, natančneje zaradi njegovega polja, ima standardni model toliko podobnih skupin delcev. Higgsovo polje je povzročilo nastanek številnih dodatnih delcev, kot so nevtrini.

Rezultati

Kar so mi povedali, je najbolj površno razumevanje narave standardnega modela in zakaj potrebujemo Higgsov bozon. Nekateri znanstveniki še vedno globoko v sebi upajo, da je bil leta 2012 odkrit delec, ki je videti kot Higgsov bozon na LHC, le statistična napaka. Navsezadnje Higgsovo polje poruši številne čudovite simetrije narave, zaradi česar so izračuni fizikov bolj zmedeni.
Nekateri celo verjamejo, da standardni model zaradi svoje nepopolnosti živi zadnja leta. Toda to ni bilo eksperimentalno dokazano in standardni model elementarnih delcev ostaja veljaven primer genialnosti človeške misli.

Sodobno razumevanje fizike delcev je vsebovano v t.i standardni model . Standardni model (SM) fizike delcev temelji na kvantni elektrodinamiki, kvantni kromodinamiki in kvark-partonskem modelu.
Kvantna elektrodinamika (QED) - teorija visoke natančnosti - opisuje procese, ki se pojavljajo pod vplivom elektromagnetnih sil, ki jih preučujemo z visoko stopnjo natančnosti.
Kvantna kromodinamika (QCD), ki opisuje procese močnih interakcij, je zgrajena po analogiji s QED, vendar je v večji meri polempirični model.
Kvark-partonski model združuje teoretične in eksperimentalne rezultate preučevanja lastnosti delcev in njihovih interakcij.
Do sedaj niso bila ugotovljena nobena odstopanja od standardnega modela.
Glavna vsebina Standardnega modela je predstavljena v tabelah 1, 2, 3. Sestavine snovi so tri generacije osnovnih fermionov (I, II, III), katerih lastnosti so navedene v tabeli. 1. Fundamentalni bozoni – nosilci interakcij (tabela 2), ki jih lahko predstavimo s Feynmanovim diagramom (slika 1).

Tabela 1: Fermioni − (polcelo število vrtljajev v enotah ћ) sestavine snovi

	Leptoni, spin = 1/2			Kvarki, spin = 1/2
	Aroma	Utež, GeV/s 2	Električni polnjenje, e	Aroma	Utež, GeV/s 2	Električni polnjenje, e
jaz	v e	< 7·10 -9	0	u, gor	0.005	2/3
jaz	e, elektron	0.000511	-1	d, dol	0.01	-1/3
II	ν μ	< 0.0003	0	c, čar	1.5	2/3
II	μ, mion	0.106	-1	s, čudno	0.2	-1/3
III	ν τ	< 0.03	0	t, vrh	170	2/3
III	τ, tau	1.7771	-1	b, dno	4.7	-1/3

Tabela 2: Bozoni - nosilci interakcij (spin = 0, 1, 2 ... v enotah ћ)

nosilci interakcije	Utež, GeV/s2	Električni polnjenje, e
Elektrošibka interakcija
γ, foton, spin = 1	0	0
W - , vrtenje = 1	80.22	-1
W + , vrtenje = 1	80.22	+1
Z 0 , vrtenje = 1	91.187	0
Močna (barvna) interakcija
5, gluoni, spin = 1	0	0
Neodkriti bozoni
H 0 , Higgs, spin = 0	> 100	0
G, graviton, spin = 2	?	0

Tabela 3: Primerjalne značilnosti temeljnih interakcij

Moč interakcije je navedena glede na močno.

riž. 1: Feynmanov diagram: A + B = C + D, a je interakcijska konstanta, Q 2 = -t - 4-zagon, ki ga delec A prenese na delec B kot rezultat ene od štirih vrst interakcij.

1.1 Osnove standardnega modela

Hadroni so sestavljeni iz kvarkov in gluonov (partonov). Kvarki so fermioni s spinom 1/2 in maso m 0; gluoni so bozoni s spinom 1 in maso m = 0.
Kvarki so razvrščeni na dva načina: okus in barva. Obstaja 6 okusov kvarkov in 3 barve za vsak kvark.
Okus je lastnost, ki se ohranja v močnih interakcijah.
Gluon je sestavljen iz dveh barv - barve in antibarve, vsa ostala kvantna števila zanj pa so enaka nič. Ko se oddaja gluon, kvark spremeni barvo, ne pa tudi okusa. Skupno je 8 gluonov.
Elementarni procesi v QCD so zgrajeni po analogiji s QED: zavorno sevanje gluona s kvarkom, proizvodnja parov kvark-antikvark z gluonom. Proces proizvodnje gluona z gluonom nima analoga v QED.
Statično gluonsko polje ne teži k nič v neskončnosti, t.j. skupna energija takega polja je neskončna. Tako kvarki ne morejo leteti iz hadronov; pride do zaprtja.
Med kvarki delujejo privlačne sile, ki imajo dve nenavadni lastnosti: a) asimptotično svobodo na zelo majhnih razdaljah in b) infrardečo lovljenje - zaprtost, zaradi dejstva, da potencialna energija interakcije V(r) raste v nedogled z naraščajočo razdaljo med kvarki r. , V(r ) = -α s /r + ær, α s in æ sta konstanti.
Interakcija kvark-kvark ni aditivna.
Kot prosti delci lahko obstajajo samo barvni singleti:
mezonski singlet, za katerega je valovna funkcija podana z

in barionski singlet z valovno funkcijo

kjer je R rdeča, B modra, G zelena.

Obstajajo tokovni in sestavni kvarki, ki imajo različne mase.
Prerezi procesa A + B = C + X z izmenjavo enega gluona med kvarki, ki sestavljajo hadrone, so zapisani kot:

ŝ = x a x b s, = x a t/x c .

Simboli a, b, c, d označujejo kvarke in z njimi povezane spremenljivke, simboli А, В, С označujejo hadrone, ŝ, , , količine, povezane s kvarkom, označujejo porazdelitveno funkcijo kvarkov a v hadronu A (oz. - kvarki b v hadronu B), je funkcija fragmentacije kvarka c v hadrone C, d/dt je osnovni presek qq interakcije.

1.2 Iskanje odstopanj od standardnega modela

Pri obstoječih energijah pospešenih delcev se dobro držijo vse določbe QCD, še bolj pa QED. Pri načrtovanih poskusih z višjimi energijami delcev je ena glavnih nalog iskanje odstopanj od standardnega modela.
Nadaljnji razvoj fizike visokih energij je povezan z reševanjem naslednjih problemov:

Poiščite eksotične delce z drugačno strukturo od tiste, ki je sprejeta v standardnem modelu.
Iskanje nevtrinskih nihanj ν μ ↔ ν τ in s tem povezan problem mase nevtrinov (ν m ≠ 0).
Poiščite razpad protona, katerega življenjska doba je ocenjena kot τ exp > 10 33 let.
Iskanje strukture osnovnih delcev (strune, preoni na razdaljah d< 10 -16 см).
Detekcija dekonfinirane hadronske snovi (kvark-gluonska plazma).
Študija kršitve CP pri razpadu nevtralnih K-mezonov, D-mezonov in B-delcev.
Študija narave temne snovi.
Študija sestave vakuuma.
Poiščite Higgsov bozon.
Poiščite supersimetrične delce.

1.3 Nerešena vprašanja standardnega modela

Temeljna fizikalna teorija, standardni model elektromagnetnih, šibkih in močnih interakcij elementarnih delcev (kvarkov in leptonov) je splošno priznan dosežek fizike XX stoletja. Pojasnjuje vsa znana eksperimentalna dejstva v fiziki mikrosveta. Vendar pa obstajajo številna vprašanja, na katera standardni model ne daje odgovora.

Narava mehanizma spontane kršitve invariance elektrošibkega merilnika ni znana.

Razlaga obstoja mas za W ± - in Z 0 -bozone zahteva uvedbo v teorijo skalarnih polj z osnovnim stanjem, ki je neinvariantno glede na merilne transformacije - vakuum.
Posledica tega je nastanek novega skalarnega delca - Higgsovega bozona.

SM ne pojasnjuje narave kvantnih števil.

Kaj so naboji (električni; barionski; leptonski: Le, L μ , L τ : barva: modra, rdeča, zelena) in zakaj so kvantizirani?
Zakaj obstajajo 3 generacije osnovnih fermionov (I, II, III)?

SM ne vključuje gravitacije, zato je način vključitve gravitacije v SM nova hipoteza o obstoju dodatnih dimenzij v prostoru mikrosveta.
Ni razlage, zakaj je temeljna Planckova lestvica (M ~ 10 19 GeV) tako daleč od temeljne lestvice elektrošibkih interakcij (M ~ 10 2 GeV).

Trenutno obstaja način za rešitev teh težav. Sestoji iz razvoja nove ideje o strukturi osnovnih delcev. Predpostavlja se, da so osnovni delci predmeti, ki jih običajno imenujemo "strune". Lastnosti strun so obravnavane v hitro razvijajočem se modelu superstrun, ki trdi, da vzpostavlja povezavo med pojavi, ki se pojavljajo v fiziki delcev in v astrofiziki. Ta povezava je privedla do oblikovanja nove discipline - kozmologije osnovnih delcev.

Standardni model elementarnih delcev velja za največji dosežek fizike v drugi polovici 20. stoletja. Toda kaj se skriva onkraj tega?

Standardni model (SM) elementarnih delcev, ki temelji na merilni simetriji, je veličastna kreacija Murrayja Gell-Manna, Sheldona Glashowa, Stevena Weinberga, Abdusa Salama in cele galaksije briljantnih znanstvenikov. SM odlično opisuje interakcije med kvarki in leptoni na razdaljah reda 10−17 m (1 % premera protonov), ki jih je mogoče preučevati na sodobnih pospeševalnikih. Vendar pa začne zdrsniti že na razdaljah 10-18 m, še bolj pa ne zagotavlja napredka na želeno Planckovo lestvico 10-35 m.

Verjame se, da se tam vse temeljne interakcije združijo v kvantno enotnost. SM bo nekega dne zamenjala popolnejša teorija, ki najverjetneje tudi ne bo zadnja in dokončna. Znanstveniki poskušajo najti zamenjavo za standardni model. Mnogi verjamejo, da bo nova teorija zgrajena z razširitvijo seznama simetrij, ki tvorijo temelj SM. Eden najbolj obetavnih pristopov k reševanju tega problema je bil postavljen ne le v povezavi s problemi SM, temveč že pred njegovim nastankom.

Delci, ki so podvrženi Fermi-Diracovi statistiki (fermioni s pol celim spinom) in Bose-Einsteinovi (bozoni s celim spinom). V energetski vrtini lahko vsi bozoni zasedajo enako nižjo energijsko raven in tvorijo Bose-Einsteinov kondenzat. Po drugi strani fermioni upoštevajo Paulijevo izključitveno načelo, zato dva delca z enakimi kvantnimi števili (zlasti enosmerni vrti) ne moreta zasedati iste energetske ravni.

Mešanica nasprotij

V poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja je Yury Golfand, višji raziskovalec na teoretičnem oddelku FIAN, svojemu podiplomskemu študentu Evgeniju Likhtmanu predlagal, naj posploši matematični aparat, ki se uporablja za opis simetrij štiridimenzionalnega prostora-časa posebne teorije relativnosti (Minkowski). prostor).

Lichtman je ugotovil, da se te simetrije lahko združijo z intrinzičnimi simetrijami kvantnih polj z vrtljaji, ki niso nič. V tem primeru nastanejo družine (multipleti), ki združujejo delce z enako maso, ki imajo celo in pol celo število spin (z drugimi besedami, bozoni in fermioni). To je bilo novo in nerazumljivo, saj sta oba predmet različnih vrst kvantne statistike. Bozoni se lahko kopičijo v istem stanju, fermioni pa sledijo Paulijevemu principu, ki strogo prepoveduje celo tovrstne parne zveze. Zato je bil pojav bozonsko-fermionskih multipletov videti kot matematična eksotika, ki ni imela nič opraviti s pravo fiziko. Tako so to dojemali v FIAN-u. Pozneje je Andrej Saharov v svojih Spominih združitev bozonov in fermionov označil za odlično idejo, vendar se mu takrat ni zdelo zanimivo.

Onkraj standarda

Kje so meje SM? »Standardni model je skladen s skoraj vsemi podatki, pridobljenimi pri visokoenergetskih pospeševalnikih. - pojasnjuje vodilni raziskovalec Inštituta za jedrske raziskave Ruske akademije znanosti Sergej Troicki. »Vendar rezultati poskusov, ki pričajo o prisotnosti mase v dveh vrstah nevtrinov in morda v vseh treh, ne sodijo povsem v njegove okvire. To dejstvo pomeni, da je treba SM razširiti, v katerem, pa nihče ne ve. Na nepopolnost SM kažejo tudi astrofizikalni podatki. Temna snov, ki predstavlja več kot petino mase vesolja, je sestavljena iz težkih delcev, ki ne sodijo v SM. Mimogrede, bolj natančno bi bilo to zadevo imenovati ne temno, ampak prozorno, saj ne le da ne oddaja svetlobe, ampak je tudi ne absorbira. Poleg tega SM ne pojasnjuje skoraj popolne odsotnosti antimaterije v opazovanem vesolju.
Obstajajo tudi estetski ugovori. Kot ugotavlja Sergej Troitsky, je SM zelo grd. Vsebuje 19 numeričnih parametrov, ki so določeni s poskusom in z vidika zdrave pameti prevzamejo zelo eksotične vrednosti. Na primer, vakuumsko povprečje Higgsovega polja, ki je odgovorno za mase osnovnih delcev, je 240 GeV. Ni jasno, zakaj je ta parameter 1017-krat manjši od parametra, ki določa gravitacijsko interakcijo. Želel bi imeti popolnejšo teorijo, ki bo omogočila določitev tega razmerja iz nekaterih splošnih načel.
Prav tako SM ne pojasnjuje ogromne razlike med masami najlažjih kvarkov, ki sestavljajo protone in nevtrone, in maso zgornjega kvarka, ki presega 170 GeV (v vseh drugih pogledih se ne razlikuje od u-kvarka). , ki je skoraj 10.000-krat lažji). Od kod prihajajo na videz enaki delci s tako različnimi masami, še vedno ni jasno.

Lichtman je leta 1971 zagovarjal disertacijo, nato pa odšel na VINITI in skoraj opustil teoretično fiziko. Golfanda so zaradi presežnih delavcev odpustili iz FIAN-a in dolgo časa ni mogel najti službe. Simetrijo med bozoni in fermioni pa sta odkrila tudi zaposlena na ukrajinskem inštitutu za fiziko in tehnologijo Dmitrij Volkov in Vladimir Akulov ter jo celo uporabila za opis nevtrinov. Res je, niti Moskovčani niti Harkovčani takrat niso pridobili nobene lovorike. Šele leta 1989 sta Golfand in Likhtman prejela I.E. Tamm. Leta 2009 sta bila Volodimir Akulov (zdaj poučuje fiziko na Tehniški fakulteti mestne univerze v New Yorku) in Dmitrij Volkov (posthumno) prejela ukrajinsko nacionalno nagrado za znanstvene raziskave.

Elementarni delci standardnega modela so glede na vrsto statistike razdeljeni na bozone in fermione. Sestavljeni delci - hadroni - lahko upoštevajo Bose-Einsteinovo statistiko (kot so mezoni - kaoni, pioni) ali Fermi-Diracovo statistiko (barioni - protoni, nevtroni).

Rojstvo supersimetrije

Na Zahodu so se mešanice bozonskih in fermionskih stanj prvič pojavile v nastajajoči teoriji, ki je elementarne delce predstavljala ne kot točkovne objekte, temveč kot vibracije enodimenzionalnih kvantnih strun.

Leta 1971 je bil konstruiran model, v katerem je bila vsaka vibracija bozonskega tipa združena s svojo parno fermionsko vibracijo. Res je, ta model ni deloval v štiridimenzionalnem prostoru Minkowskega, temveč v dvodimenzionalnem prostoru-času teorij strun. Vendar sta že leta 1973 Avstrijec Julius Wess in Italijan Bruno Zumino poročala CERN-u (in objavila članek leto pozneje) o štiridimenzionalnem supersimetričnem modelu z enim bozonom in enim fermionom. Ni trdila, da opisuje elementarne delce, ampak je na jasnem in izjemno fizikalnem primeru pokazala možnosti supersimetrije. Kmalu so ti isti znanstveniki dokazali, da je bila simetrija, ki so jo odkrili, razširjena različica simetrije Golfanda in Lichtmana. Tako se je izkazalo, da so v treh letih trije pari fizikov neodvisno odkrili supersimetrijo v prostoru Minkowskega.

Rezultati Wessa in Zumina so spodbudili razvoj teorij z mešanicami bozon-fermion. Ker te teorije povezujejo merilne simetrije s prostorsko-časovnimi simetrijami, so jih imenovali supergauge in nato supersimetrične. Napovedujejo obstoj številnih delcev, od katerih nobeden še ni bil odkrit. Torej je supersimetrija resničnega sveta še vedno hipotetična. A tudi če obstaja, ne more biti stroga, sicer bi elektroni nabili bozonske bratrance s popolnoma enako maso, ki bi jo lahko zlahka zaznali. Še vedno je treba domnevati, da so supersimetrični partnerji znanih delcev izjemno masivni, to pa je mogoče le, če je supersimetrija porušena.

Supersimetrična ideologija je začela veljati sredi sedemdesetih let, ko je že obstajal standardni model. Seveda so fiziki začeli graditi njegove supersimetrične razširitve, z drugimi besedami, vanj vnašati simetrije med bozoni in fermioni. Prvo realistično različico supersimetričnega standardnega modela, imenovanega minimalni supersimetrični standardni model (MSSM), sta leta 1981 predlagala Howard Georgi in Savas Dimopoulos. Pravzaprav je to isti standardni model z vsemi svojimi simetrijami, vendar ima vsak delček dodan partnerja, katerega spin se od njegovega spina razlikuje za ½, bozon na fermion in fermion na bozon.

Zato vse interakcije SM ostanejo na mestu, vendar so obogatene z interakcijami novih delcev s starimi in med seboj. Kasneje so nastale tudi bolj zapletene supersimetrične različice SM. Vsi že znane delce primerjajo z istimi partnerji, a kršitve supersimetrije razlagajo na različne načine.

Delci in superdelci

Imena fermionskih superpartnerjev so sestavljena s predpono "s" - elektron, smuon, squark. Superpartnerji bozonov pridobijo končnico "ino": foton - fotino, gluon - gluino, Z-bozon - zino, W-bozon - vino, Higgsov bozon - higgsino.

Spin superpartnerja katerega koli delca (z izjemo Higgsovega bozona) je vedno ½ manjši od njegovega lastnega spina. Posledično imajo partnerji elektrona, kvarkov in drugih fermionov (pa tudi njihovi antidelci) nič spin, medtem ko imajo partnerji fotona in vektorskih bozonov z enotnim spinom polovico. To je posledica dejstva, da je število stanj delca večje, večji je njegov spin. Zato bi zamenjava odštevanja s seštevanjem povzročila pojav odvečnih superpartnerjev.

Na levi je standardni model (SM) elementarnih delcev: fermioni (kvarki, leptoni) in bozoni (nosilci interakcij). Na desni strani so njihovi superpartnerji v minimalnem supersimetričnem standardnem modelu, MSSM: bozoni (skvarki, spanji) in fermioni (superpartnerji nosilcev sile). Pet Higgsovih bozonov (na diagramu označenih z enim modrim simbolom) ima tudi svoje superpartnerje, Higgsino petero.

Vzemimo za primer elektron. Lahko je v dveh stanjih - v enem je njegov vrtenje usmerjen vzporedno z gibalno količino, v drugem pa protivzporedno. Z vidika SM so to različni delci, saj v šibkih interakcijah ne sodelujejo povsem enako. Delec z enoto vrtenja in maso, ki ni nič, lahko obstaja v treh različnih stanjih (kot pravijo fiziki, ima tri stopnje svobode) in zato ni primeren za partnerje z elektronom. Edini izhod je, da vsakemu od stanj elektrona dodelimo enega superpartnerja brez spina in te elektrone obravnavamo kot različne delce.

Superpartnerji bozonov v standardnem modelu so nekoliko bolj zapleteni. Ker je masa fotona enaka nič, ima tudi z enoto vrtenja ne tri, ampak dve stopnji svobode. Zato mu lahko zlahka pripišemo fotino, pol-spin superpartner, ki ima tako kot elektron dve stopnji svobode. Gluini se pojavljajo po isti shemi. Pri Higgsu je situacija bolj zapletena. MSSM ima dva dubleta Higgsovih bozonov, ki ustrezata štirim superpartnerjem - dvema nevtralnim in dvema nasprotno nabitim Higgsinom. Nevtralne snovi se na različne načine mešajo s fotinom in zinom ter tvorijo štiri fizično opazne delce s skupnim imenom nevtralno. Podobne mešanice z imenom chargino, ki je za rusko uho nenavadno (v angleščini - chargino), tvorijo superpartnerje pozitivnih in negativnih W-bozonov ter parov nabitih Higgsovih.

Tudi situacija z nevtrinskimi superpartnerji ima svoje posebnosti. Če ta delec ne bi imel mase, bi bil njegov vrtenje vedno v nasprotni smeri gibalne količine. Zato bi imel brezmasni nevtrino enega samega skalarnega partnerja. Vendar pravi nevtrini še vedno niso brezmasni. Možno je, da obstajajo tudi nevtrini z vzporednimi momenti in vrtljaji, vendar so zelo težki in jih še niso odkrili. Če je to res, potem ima vsaka vrsta nevtrina svojega superpartnerja.

Po mnenju profesorja fizike Univerze v Michiganu Gordona Kanea je najbolj univerzalen mehanizem za prekinitev supersimetrije povezan z gravitacijo.

Vendar pa obseg njegovega prispevka k množicam superdelcev še ni pojasnjen, ocene teoretikov pa so protislovne. Poleg tega komajda ni edini. Tako Standardni Supersimetrični model Next-to-Minimal, NMSSM, uvaja še dva Higgsova bozona, ki prispevata k masi superdelcev (in tudi poveča število nevtralnojev s štirih na pet). Takšna situacija, ugotavlja Kane, dramatično pomnoži število parametrov, vključenih v supersimetrične teorije.

Tudi minimalna razširitev standardnega modela zahteva približno sto dodatnih parametrov. To ne bi smelo biti presenetljivo, saj vse te teorije uvajajo veliko novih delcev. Ko se pojavljajo bolj popolni in dosledni modeli, bi se moralo število parametrov zmanjšati. Takoj ko detektorji velikega hadronskega trkalnika zajamejo superdelce, vas novi modeli ne bodo čakali.

Hierarhija delcev

Supersimetrične teorije omogočajo odpravo številnih pomanjkljivosti standardnega modela. Profesor Kane v ospredje postavlja uganko Higgsovega bozona, ki se imenuje problem hierarhije..

Ta delec pridobi maso med interakcijo z leptoni in kvarki (tako kot sami pridobijo maso pri interakciji s Higgsovim poljem). V SM so prispevki teh delcev predstavljeni z divergentnimi vrstami z neskončnimi vsotami. Res je, prispevki bozonov in fermionov imajo različne predznake in se načeloma lahko skoraj popolnoma izničijo. Vendar bi moralo biti takšno izumrtje skoraj idealno, saj je zdaj znano, da je Higgsova masa le 125 GeV. Ni nemogoče, je pa zelo malo verjetno.

Za supersimetrične teorije ni razloga za skrb. Pri natančni supersimetriji se morajo prispevki navadnih delcev in njihovih superpartnerjev med seboj popolnoma kompenzirati. Ker je supersimetrija porušena, se izkaže, da je kompenzacija nepopolna, Higgsov bozon pa pridobi končno in, kar je najpomembneje, izračunljivo maso. Če mase superpartnerjev niso prevelike, jih je treba izmeriti v območju od ene do dvesto GeV, kar je res. Kot poudarja Kane, so fiziki začeli jemati supersimetrijo resno, ko se je pokazalo, da rešuje problem hierarhije.

Možnosti supersimetrije se tu ne končajo. Iz SM izhaja, da se v območju zelo visokih energij močne, šibke in elektromagnetne interakcije, čeprav imajo približno enako moč, nikoli ne združijo. In v supersimetričnih modelih pri energijah reda 1016 GeV se taka zveza zgodi in izgleda veliko bolj naravno. Ti modeli ponujajo tudi rešitev problema temne snovi. Superdelci med razpadom nastanejo tako superdelci kot običajni delci - seveda manjše mase. Vendar pa supersimetrija v nasprotju s SM omogoča hiter razpad protona, ki pa na našo srečo dejansko ne pride.

Proton in s tem ves okoliški svet lahko rešimo s predpostavko, da se v procesih, ki vključujejo superdelce, ohrani kvantno število R-paritete, ki je enako ena za navadne delce in minus ena za superpartnerje. V takem primeru mora biti najlažji superdelec popolnoma stabilen (in električno nevtralen). Po definiciji se ne more razbiti na superdelce, ohranitev R-parnosti pa mu prepoveduje razpad v delce. Temna snov je lahko sestavljena ravno iz takšnih delcev, ki so se pojavili takoj po velikem poku in so se izognili medsebojnemu uničenju.

Čakanje na poskuse

»Malo pred odkritjem Higgsovega bozona, ki temelji na M-teoriji (najnaprednejša različica teorije strun), je bila njegova masa predvidena z napako le dveh odstotkov! Profesor Kane pravi. — Izračunali smo tudi mase elektronov, smuonov in skvarkov, za katere se je izkazalo, da so prevelike za sodobne pospeševalnike — reda nekaj deset TeV. Superpartnerji fotonskih, gluonskih in drugih merilnih bozonov so veliko lažji in imajo zato možnost, da jih zaznajo na LHC.

Seveda za pravilnost teh izračunov ne zagotavlja nič: M-teorija je občutljiva zadeva. Pa vendar, ali je mogoče zaznati sledi superdelcev na pospeševalnikih? »Masivni superdelci bi morali razpadati takoj po rojstvu. Ti razpadi se pojavljajo v ozadju razpadov navadnih delcev in jih je zelo težko nedvoumno izpostaviti,« pojasnjuje Dmitrij Kazakov, glavni raziskovalec Laboratorija za teoretično fiziko JINR v Dubni. »Idealno bi bilo, če bi se superdelci manifestirali na edinstven način, ki ga ni mogoče zamenjati z ničemer drugim, vendar teorija tega ne predvideva.

Treba je analizirati veliko različnih procesov in med njimi poiskati tiste, ki jih standardni model ne razloži v celoti. Ta iskanja so bila doslej neuspešna, vendar imamo že omejene množice superpartnerjev. Tisti, ki sodelujejo v močnih interakcijah, morajo potegniti vsaj 1 TeV, medtem ko se mase drugih superdelcev lahko gibljejo med desetinami in stotimi GeV.

Novembra 2012 so na simpoziju v Kjotu poročali o rezultatih poskusov na LHC, med katerimi je bilo prvič mogoče zanesljivo registrirati zelo redek razpad Bs mezona na mion in antimuon. Njegova verjetnost je približno tri milijardenke, kar se dobro ujema z napovedmi SM. Ker je pričakovana verjetnost tega razpada, izračunana iz MSSM, lahko nekajkrat večja, so se nekateri odločili, da je supersimetrije konec.

Vendar je ta verjetnost odvisna od več neznanih parametrov, ki lahko veliko in malo prispevajo k končnemu rezultatu, tu je še vedno veliko negotovosti. Zato se ni zgodilo nič strašnega, govorice o smrti MSSM pa so močno pretirane. A to ne pomeni, da je nepremagljiva. LHC še ne deluje s polno zmogljivostjo, dosegel jo bo šele čez dve leti, ko se bo energija protonov dvignila na 14 TeV. In če potem ne bo nobenih manifestacij superdelcev, potem bo MSSM najverjetneje umrl naravno smrt in prišel bo čas za nove supersimetrične modele.

Grassmannova števila in supergravitacija

Še pred nastankom MSSM je bila supersimetrija združena z gravitacijo. Ponavljajoča uporaba transformacij, ki povezujejo bozone in fermione, premika delec v prostor-času. To omogoča povezavo supersimetrij in deformacij prostorsko-časovne metrike, ki je po splošni teoriji relativnosti vzrok gravitacije. Ko so fiziki to spoznali, so začeli graditi supersimetrične posplošitve splošne relativnosti, ki jih imenujemo supergravitacija. To področje teoretične fizike se zdaj aktivno razvija.
Hkrati je postalo jasno, da supersimetrične teorije potrebujejo eksotične številke, ki jih je v 19. stoletju izumil nemški matematik Hermann Günter Grassmann. Lahko jih seštevamo in odštevamo kot običajno, vendar zmnožek takšnih številk ob prerazporeditvi faktorjev spremeni predznak (zato je kvadrat in na splošno vsaka celoštevilska moč Grassmannovega števila enaka nič). Funkcij takšnih številk seveda ni mogoče diferencirati in integrirati po standardnih pravilih matematične analize, potrebne so popolnoma drugačne metode. In na srečo supersimetričnih teorij so jih že našli. V šestdesetih letih 20. stoletja jih je izumil izjemni sovjetski matematik z Moskovske državne univerze Felix Berezin, ki je ustvaril novo smer - supermatematiko.

Vendar pa obstaja še ena strategija, ki ni povezana z LHC. Medtem ko je v CERN-u deloval trkalnik elektron-pozitronov LEP, so iskali najlažje nabite superdelce, katerih razpadi bi morali povzročiti najlažje superpartnerje. Te predhodne delce je lažje zaznati, ker so nabiti in je najlažji superpartner nevtralen. Poskusi na LEP so pokazali, da masa takšnih delcev ne presega 104 GeV. To ni veliko, a jih je na LHC zaradi visokega ozadja težko zaznati. Zato zdaj obstaja gibanje za izgradnjo super zmogljivega trkalnika elektron-pozitronov za njihovo iskanje. Toda to je zelo drag avto in zagotovo ne bo kmalu izdelan."

Zapiranje in odpiranje

Vendar pa je po mnenju profesorja teoretične fizike na Univerzi v Minnesoti, Mikhaila Shifmana, izmerjena masa Higgsovega bozona prevelika za MSSM, in ta model je najverjetneje že zaprt:

»Res je, da jo skušajo rešiti s pomočjo različnih nadgradenj, a so tako neelegantni, da imajo malo možnosti za uspeh. Možno je, da bodo druge razširitve delovale, kdaj in kako pa še ni znano. Toda to vprašanje presega čisto znanost. Trenutno financiranje fizike visoke energije temelji na upanju, da bomo na LHC odkrili nekaj res novega. Če se to ne bo zgodilo, se bodo sredstva zmanjšala in ne bo dovolj denarja za izgradnjo pospeševalnikov nove generacije, brez katerih se ta znanost ne bo mogla zares razvijati.« Supersimetrične teorije torej še vedno obetajo, vendar čakajo na razsodbo eksperimentatorjev.