La teoría de cuerdas: la supersimetría pruebas
Una predicción importante de la teoría de cuerdas es que existe una simetría fundamental entre bosones y fermiones, llamada supersimetría. Para cada uno de Higgs existe un fermión relacionada, y para cada fermión existe un bosón relacionados. (Bosones y fermiones son tipos de partículas con diferentes giros.)
Encontrar las spartículas desaparecidos
Bajo la supersimetría, cada partícula tiene una supercompañero. Cada Higgs tiene una supercompañero fermiónica correspondiente, así como cada fermión tiene una supercompañero bosónico. La convención de nombres es que supercompañeros fermiónicas terminan en " -ino, " mientras supercompañeros bosónicas comienzan con una ". S " El descubrimiento de estos supercompañeros es un objetivo importante de la moderna física de alta energía.
El problema es que sin una versión completa de la teoría de cuerdas, los teóricos de cuerdas no saben lo que los niveles de energía para mirar. Los científicos tendrán que seguir explorando hasta que encuentren supercompañeros y luego trabajar hacia atrás para construir una teoría que contiene los supercompañeros. Esto parece sólo un poco mejor que el Modelo Estándar de la física de partículas, donde las propiedades de las 18 partículas fundamentales tienen que entró con la mano.
Además, no parece haber ninguna razón teórica fundamental por qué los científicos no han encontrado supercompañeros todavía. Si supersimetría hace unificar las fuerzas de la física y resolver el problema de la jerarquía, a continuación, los científicos esperan encontrar supercompañeros de bajo consumo. (La búsqueda del bosón de Higgs ha sido objeto de estas mismas cuestiones en el marco del modelo estándar durante años. Todavía tiene que ser detectada experimentalmente tampoco.)
En lugar de ello, los científicos han explorado rangos de energía en unos pocos cientos de GeV, pero aún no han encontrado ningún supercompañeros. Así que la supercompañero más ligero parece ser más pesado que las 17 partículas fundamentales observados. Algunos modelos teóricos predicen que los supercompañeros podrían ser 1.000 veces más pesados que los protones, por lo que su ausencia es comprensible (partículas más pesadas a menudo tienden a ser más inestables y colapsar en partículas de baja energía, si es posible), pero sigue siendo frustrante.
En este momento, el mejor candidato para una manera de encontrar partículas supersimétricas fuera de un acelerador de partículas de alta energía es la idea de que la materia oscura en el universo puede ser en realidad los supercompañeros desaparecidos.
Implicaciones de pruebas de la supersimetría
Si existe la supersimetría, entonces algún proceso físico tiene lugar que causa la simetría para convertirse espontáneamente rota como el universo pasa de un estado de alta energía densa en su estado de baja energía actual.
En otras palabras, ya que el universo se enfrió, los supercompañeros tenían a la decadencia de alguna manera en las partículas que observamos hoy. Si los teóricos pueden modelar este proceso de ruptura de simetría espontánea en una manera que sea, puede producir algunas predicciones comprobables.
El problema principal se llama algo que el problema de sabor. En el modelo estándar, hay tres sabores (o generaciones) de partículas. Los electrones, muones y Taus tres diferentes sabores de leptones.
En el modelo estándar, estas partículas no interactúan directamente entre sí. (Pueden intercambiar un bosón de calibre, por lo que hay una interacción indirecta.) Los físicos asignar a cada número de partículas basado en su sabor, y estos números son una cantidad conservada en la física cuántica.
El número de electrones, el número de muones, y los números de tau no cambian, en total, durante una interacción. Un electrón, por ejemplo, recibe un número de electrones positivos, pero se pone 0 para ambos números muón y tau.
Debido a esto, un muón (que tiene un número muón positivo, pero un número de electrones de cero) nunca puede decaer en un electrón (con un número positivo de electrones pero un número muón de cero), o viceversa. En el modelo estándar, y en la supersimetría, estos números se conservan y están prohibidas las interacciones entre los diferentes sabores de partículas.
Sin embargo, nuestro universo no tiene supersimetría - tiene supersimetría roto. No hay garantía de que la supersimetría roto conservará el número de muones y electrones, y la creación de una teoría de la ruptura espontánea de la supersimetría que mantiene esta conservación intacta es realmente muy duro. Para tener éxito en él se disponga una hipótesis comprobable, permitiendo soporte experimental de la teoría de cuerdas.
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