Господстващата теория на физиката на елементарните частици обяснява всичко за

Господстващата доктрина на физиката на обикновените частици изяснява всичко за субатомния свят … С изключение на частите, в които не може да го направи. За страдание, няма доста ласкателни епитети, които могат да бъдат приложени към по този начин наречения Стандартен модел на физиката.

Построена лека-полека през последните десетилетия, тази доктрина на фундаменталната физика се разказва от МакГейвър най-добре като комбинация от струни и дъвка.

Въпреки закачките, това е необикновено мощен модел, който тъкмо предвижда голямо многообразие от взаимоотношения и процеси.

Но той има някои явни дефекти: не включва гравитацията; не може да изясни масите на разнообразни частици, някои от които дават сила; няма пояснение за несъмнено държание на неутрино; и напряко няма отговор за съществуването на тъмната материя.

Така че, физиците  би трябвало да измислят нещо. Трябва да отидат оттатък Стандартния модел, с цел да схванат по-добре нашата Вселена.

За страдание, доста от водещите кандидати за пояснение на това велико оттатък – наречени супер-симетрични теории – са строго лимитирани и през последните години нямат развиване. Търсенето на дълго живеещи супер-симетрични частици, наричани от време на време в резюме s-частици ( sparticles) , наскоро приключи още веднъж с крах.

Досега най-модерният набор от теории, които преодоляват границите на настоящия Стандартен модел, са групирани в клас от хрумвания, известни като супер-симетрия. В тези модели двата съществени лагера на частици в природата („ бозони “, като познатите фотони и „ фермиони “ – като електроните, кварките и неутрино) в действителност имат странна роднинска връзка между тях. Всеки един бозон има сътрудник в света на фермиона и също по този начин всеки фермион има бозон, който да назовава собствен непосредствен.

Нито едни от тези сътрудници (или по-подходящо в объркващия диалект на физиката на частиците – „ супер-партньори “) не са измежду естественото семейство на известните частици. Вместо това те нормално са доста, доста по-тежки, непознати и нормално изглеждащи по-странно.

Тази разлика в масата сред известните частици и техните супер-партньори е резултат от нещо, наречено „ симетрично нарушение “. Това значи, че при високи сили (като вътрешностите на ускорителите на частици), математическите връзки сред частиците и техните сътрудници са симетрични, което води до равни маси.

При ниски сили обаче, (като енергийните равнища, които изпитваме в естествен, всекидневен живот), тази симетричност е нарушена, което кара масата на партньорските частици да нараства внезапно. Този механизъм е значим, тъй като също по този начин евентуално може да изясни, за какво гравитацията е доста по-слаба от другите сили.

Математиката в тази доктрина е извънредно комплицирана, само че късата версия е следната: Нещо се е случило във вселената, причинявайки масата на естествените частици да е фрапантно по-ниска от тази на техните супер-партньори. Същото деяние може да е „ наказало “ гравитацията, намалявайки нейната мощ по отношение на другите сили.

За да търсят супер симетрията, доста физици участваха в построяването на Големия адронен ускорител, който след години на тежко търсене, стигна до изненадващото, само че разочароващо умозаключение, че съвсем всички модели супер- симетричност са неверни.

Казано по-просто, не могат да бъдат открити частиците сътрудници. Нито една. Никакви подмятания за супер-симетрия не са се появили в най-мощния конфликт на света, където частиците се форсират към кръгова структура наоколо до скоростта на светлината, преди да се сблъскат между тях, което от време на време води до произвеждане на екзотични нови частици.

Това не значи безусловно, че супер-симетрията е неправилна сама по себе си, само че в този момент всички най-прости модели са изключени. Дали е време да се откажем от супер-симетрията? Може би, само че може да се окаже, че има въпреки всичко дълготрайни частици.

Обикновено при физиката на частиците, колкото по-масивна е една парченце, толкоз по-нестабилна е тя и толкоз по-бързо ще се разпадне в по-прости, по-леки частици. Тъй като всички частици на колегата се чака да бъдат тежки (в противоположен случай бихме ги видели досега), чакаме те да се разпаднат бързо и по-късно да можем да ги открием. Но какво ще стане, в случай че частиците на колегата са дълготрайни? Какво ще стане, в случай че посредством някаква екзотична физика тези частици съумяват да избягат от рамките на нашите детектори, преди да се трансфорат. в нещо по-малко необичайно? При този сюжет търсенето ще е изцяло безрезултатно, просто тъй като не се търси там където би трябвало. Също по този начин, най-вероятно, търсене не е проектирано по този начин, че да може да търси непосредствено тези дълго живеещи частици.

В неотдавнашна публикация, оповестена на 8 февруари на сървъра на arXiv, членовете на ATLAS (донякъде неловко редуциране за A Toroidal LHC ApparatuS) в съдействие с Големия адронен колайдер рапортуват за изследване на такива дълго живеещи частици. При сегашната пробна конфигурация те не са могли да търсят всяка допустима дълготрайна парченце, само че са съумели да търсят неутрални частици с маса сред 5 и 400 пъти по-голяма от тази на протона.

Екипът на ATLAS търси дълго живеещите частици не в центъра на детектора, а по неговите краища, което би разрешило на частиците да пътуват от няколко сантиметра до няколко метра. Това може да не наподобява доста надалеч от позиция на човешките стандарти, само че за солидни, фундаментални частици може да е и ръбът на познатата им галактика.

Разбира се, това не е първото търсене на дълго живеещи частици, само че е най-изчерпателното, като са употребявани съвсем всички пробни записи направени в Големия адронен ускорител.

И в следствие още веднъж нищо. Нито един знак от дълготрайни частици.

Това значи ли, че концепцията е мъртва? Не напълно, тъй като употребяваните принадлежности не са били в действителност предопределени да вървят на лов за тези частици. Може да е належащо друго потомство опити, особено предопределени да улавят дълго живеещи частици, преди да можем да ги хванем.

Или по-песимистичната версия, че те не съществуват. А това би означавало, че тези частици дружно с техните супер-симетрични сътрудници, са просто призраци, мечтани от трескави физици, а това, от което в действителност се нуждаем, е напълно нова рамка за решение на някои от нерешените проблеми на актуалната физика на частиците.

Публикувано в LiveScience.