A teoria das cordas: testando supersimetria

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Uma das principais previsão da teoria das cordas é que existe uma simetria fundamental entre bósons e férmions, chamado supersimetria. Para cada Higgs existe uma fermion relacionada, e para cada fermion existe um Higgs relacionadas. (Bosons e fermiones são tipos de partículas com spins diferentes.)

Encontrar os sparticles desaparecidas

Sob supersimetria, cada partícula tem uma superparceiras. Cada Higgs tem um superparceiras fermionic correspondente, assim como cada fermion tem uma superparceiras bosônico. A convenção de nomenclatura é que superparceiros fermiônicos terminam em “-ino”, enquanto superparceiros bosônicos começar com um “s.” Encontrar estes superparceiros é um dos principais objectivos da moderna física de alta energia.

O problema é que, sem uma versão completa da teoria das cordas, os teóricos das cordas não sei o que os níveis de energia para olhar. Os cientistas terão de continuar a explorar até encontrar superparceiros e depois trabalhar para trás para construir uma teoria que contém os superparceiros. Isto parece apenas ligeiramente melhor do que o modelo padrão da física de partículas, onde as propriedades de todos os 18 partículas fundamentais têm de ser introduzidos manualmente.

Além disso, não parece haver qualquer razão teórico fundamental porque os cientistas não encontraram superparceiros ainda. Se supersimetria faz unificar as forças da física e resolver o problema da hierarquia, em seguida, os cientistas esperam encontrar superparceiros de baixa energia. (A busca pelo bóson de Higgs foi submetido a essas mesmas questões no âmbito modelo padrão por anos. Ele ainda tem de ser detectada experimentalmente quer.)

Em vez disso, os cientistas têm explorado faixas de energia em algumas centenas de GeV, mas ainda não foram encontradas quaisquer superparceiros. Assim, o superparceiras mais leve parece ser mais pesado do que os 17 partículas fundamentais observados. Alguns modelos teóricos prevêem que os superparceiros poderia ser 1.000 vezes mais pesado do que os prótons, pelo que a sua ausência é compreensível (partículas mais pesadas tendem a ser mais instável e colapso em partículas de baixa energia, se possível), mas ainda frustrante.

Agora, o melhor candidato para uma maneira de encontrar partículas supersimétricas fora de um acelerador de partículas de alta energia é a idéia de que a matéria escura em nosso universo pode realmente ser os superparceiros desaparecidas.

implicações de testes de supersimetria

Se existe supersimetria, então algum processo físico ocorre que faz com que a simetria para tornar-se espontaneamente quebrada como o universo vai de um estado de alta energia densa em seu estado de baixa energia atual.

Em outras palavras, como o universo esfriou para baixo, os superparceiros teve a decadência de alguma forma nas partículas que observamos hoje. Se os teóricos pode modelar este processo de quebra espontânea de simetria de uma forma que funciona, pode render algumas predições testáveis.

O principal problema é algo chamado problema sabor. No modelo padrão, existem três sabores (ou gerações) de partículas. Elétrons, múons e taus três diferentes sabores de léptons.

No Modelo Padrão, estas partículas não interagem diretamente uns com os outros. (Eles podem trocar um Higgs calibre, de modo que há uma interacção indirecta.) Físicos atribuir a cada número de partículas com base no seu sabor, e estes números são uma quantidade conservada em física quântica.

O número de electrões, o número de muões, e números de tau não mudar, no total, durante uma interacção. Um electrão, por exemplo, recebe um número de electrões positivo mas fica 0 para ambos os números de muões e tau.

Devido a isto, um múon (que tem um número de muões positivo, mas um número de electrões de zero) nunca pode decair para um electrão (com um número positivo de electrões, mas um número de muões de zero), ou vice-versa. No Modelo Padrão e em supersymmetry, estes números são conservadas e as interacções entre os diferentes sabores de partículas são proibidos.

No entanto, o nosso universo não tem a supersimetria - tem supersimetria quebrado. Não há garantia de que a supersimetria quebrado irá conservar o número múon e do elétron, e criar uma teoria da supersimetria quebra espontânea que mantém essa conservação intacta é realmente muito difícil. Sucedendo no que pode fornecer uma hipótese testável, permitindo suporte experimental da teoria das cordas.