Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Суперсиметрія



План:


Введення

Це стаття про фізичну гіпотезі. Про однойменному альбомі групи " Океан Ельзи "див. статтю Суперсиметрія (альбом).

Суперсиметрія - гіпотетична симетрія, що зв'язує бозони і ферміони в природі. Абстрактне перетворення суперсиметрії пов'язує бозонів і ферміонів квантові поля, так що вони можуть перетворюватися один в одного. Образно можна сказати, що перетворення суперсиметрії може перекладати речовина під взаємодія (або в випромінювання), і навпаки.

Станом на початок 2009 суперсиметрія є фізичною гіпотезою, не підтвердженої експериментально. Абсолютно точно встановлено, що наш світ не є суперсиметричних в сенсі точної симетрії, тому що в будь суперсиметричних моделі ферміони і бозони, пов'язані суперсиметричних перетворенням, повинні мати однакові масою, зарядом та іншими квантовими числами (за винятком спина). Дана вимога не виконується для відомих у природі частинок. Передбачається, проте, що існує енергетичний ліміт, за межами якого поля підпорядковуються суперсиметричних перетворенням, а в рамках ліміту - немає. У такому випадку частинки-суперпартнери звичайних часток виявляються дуже важкими в порівнянні зі звичайними частками. Пошук суперпартнеров звичайних частинок - одна з основних задач сучасної фізики високих енергій. Очікується, що Великий адронний коллайдер [1] зможе відкрити і досліджувати суперсиметричні частки, якщо вони існують, або поставити під великий сумнів суперсиметричні теорії, якщо нічого не буде виявлено.


1. Історія

Вперше суперсиметрії запропонували в 1973 австрійський фізик Юліус Весс і італійський фізик Бруно Зуміно для опису ядерних частинок. Математичний апарат теорії був відкритий ще раніше, в кінці 1960-х років, радянськими фізиками Ю. А. Гольфандом і Є. П. Ліхтманом. Суперсиметрія вперше виникла в контексті версії теорії струн, яку запропонували П'єр Рамон, Джон Шварц і Андре Неві, однак алгебра суперсиметрії пізніше стала успішно використовуватися і в інших галузях фізики.


2. Суперсиметричних розширення Стандартної моделі

Основна фізична модель сучасної фізики високих енергій - Стандартна модель - не є суперсиметричних, але може бути розширена до суперсиметричних теорії. Мінімальна суперсиметричних розширення Стандартної моделі називається "мінімальна суперсиметричних Стандартна модель" (МССМ). У МССМ необхідно додати додаткові поля так, щоб побудувати суперсиметричних мультиплет з кожним полем Стандартної моделі. Для матеріальних ферміони полів - кварків і лептонів - потрібно ввести скалярні поля - скваркі і слептони, по два поля на кожне поле Стандартної моделі. Для векторних бозони полів - глюонів, фотонів, W-Z-бозонів - вводяться ферміони поля глюіно, Фотіна, Зіно і вино, також по два на кожну ступінь свободи Стандартної моделі. Для порушення електрослабкої симетрії в МССМ потрібно ввести 2 хіггсовскіх дуплету (у звичайній Стандартної моделі вводиться один хіггсовскій дуплет), тобто в МССМ виникає 5 хіггсовскіх ступенів свободи - заряджений бозон Хіггса (2 ступеня свободи), легкий і важкий скалярний бозон Хіггса і Псевдоскалярний бозон Хіггса.

У будь реалістичної суперсиметричних теорії повинен бути присутнім сектор, що порушує суперсиметрії. Найбільш природним порушенням суперсиметрії є введення в модель так званих м'яких порушують членів. В даний час розглядаються кілька варіантів порушення суперсиметрії.

  • SUGRA - порушення суперсиметрії, засноване на взаємодії з гравітацією;
  • GMSB - порушення за рахунок взаємодії з додатковими калібрувальними полями (з зарядами по групі Стандартної моделі);
  • AMSB - порушення, також використовує взаємодію з гравітацією, але із застосуванням конформних аномалій.

Перший варіант МССМ запропонували в 1981 американські фізики Говард Джорджі і Савас Дімопулос.


3. Переваги ідеї суперсиметрії

Теорії, що включають суперсиметрії, дають можливість вирішити декілька проблем, властивих Стандартної моделі:

  • Рішення проблеми ієрархії. Одне з її проявів - величина радіаційних поправок до маси Хіггса. У рамках Стандартної моделі поправки до маси скалярного поля мають квадратичну форму і виявляються істотно більше, ніж маса поля, що входить в лагранжіан. Для скорочення таких поправок до маси Хіггса параметри Стандартної моделі повинні мати дуже точно визначені значення. У рамках МССМ поправки, як до ферміони масам, так і скалярним, мають логарифмічну форму, і їх скорочення відбувається більш природно, але вимагає точної суперсиметрії. Крім того, дане рішення проблеми ієрархії припускає, що маси суперпартнеров не можуть бути більше, ніж кілька сотень ГеВ. Цей аргумент дозволяє очікувати відкриття суперсиметрії на колайдері LHC.
  • Уніфікація калібрувальних біжать констант. Відомо, що в калібрувальних теоріях виникає явище що біжить константи, тобто значення константи взаємодії змінюється залежно від того, на якому енергетичному масштабі спостерігається взаємодія. Стандартна модель базується на трьох різних калібрувальних групах. Значення констант цих груп різні на малих енергіях, і зі збільшенням енергії вони змінюються. На енергетичному рівні порядку 100 ГеВ дві константи стають однаковими (явище електрослабкої об'єднання). На енергетичному рівні 16 жовтня ГеВ всі три константи сходяться приблизно до одного значення, але в Стандартної моделі вони не можуть стати рівними один одному. Тобто, строго кажучи, в рамках Стандартної моделі "велике об'єднання" (електрослабкої і сильної взаємодії) неможливо. Поправки за рахунок нових полів МССМ змінюють вигляд енергетичної еволюції констант, так що вони можуть зійтися в одну точку.

4. Критика ідеї суперсиметрії

  • Подвоєння числа полів.
  • Проблема mu члена.
  • Ароматовая універсальність м'яких мас і A-членів.
  • Трохи фаз CP-порушення.

5. Застосування математичного апарату суперсиметрії

Незалежно від існування суперсиметрії в природі, математичний апарат суперсиметричних теорій виявляється корисним в самих різних областях фізики. Зокрема, суперсиметричних квантова механіка дозволяє знаходити точні рішення вельми нетривіальних рівнянь Шредінгера. Суперсиметрія виявляється корисною в деяких завданнях статистичної фізики (наприклад, суперсиметричних сигма-модель).


6. Експерименти

У 2011 році на Великому адронному колайдері була проведена серія експериментів, в ході яких перевірялися фундаментальні висновки теорії Суперсиметрії, а також вірність опису нею фізичного світу. Як заявив 27 серпня 2011 року представники ЦЕРН професор Тара Шіарс, експерименти не підтвердили основні положення теорії [2]. При цьому Тара Шіарс уточнила, що не знайшла підтвердження спрощена версія теорії Суперсиметрії, отримані результати не спростовують більш складний варіант теорії.


Примітки


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru