입자 물리학의 지배 이론은 아 원자 세계에 관한 모든 것을 설명합니다. 불행히도, 소위 표준 모델에 적용 할 수있는 아첨하는 형용사는 많지 않습니다. 수십 년에 걸쳐 비트 단위로 구축 된이 기본 물리 이론은 현혹하는 조각과 껌과 함께 바람직하지 않은 호지 포지 (hogepodge)와 맥가이버 드 (MacGyver-ed)로 묘사됩니다.
여전히 다양한 상호 작용 및 프로세스를 정확하게 예측하는 매우 강력한 모델입니다.
그러나 눈부신 단점이 있습니다. 그것은 중력을 포함하지 않습니다. 그것은 다양한 입자의 질량을 설명 할 수 없으며, 그 중 일부는 힘을 부여합니다. 특정 중성미자 행동에 대한 설명이 없습니다. 암흑 물질의 존재에 대한 답은 없습니다.
그래서, 우리는 무언가를 알아 내야합니다. 우리는 우주를 더 잘 이해하기 위해 표준 모델을 넘어서야합니다.
불행히도, 초대칭 이론이라고 불리는이 위대한 것을 설명하는 많은 주요 경쟁자들은 최근 몇 년 동안 배제되거나 심각하게 제한되어 왔습니다. 그러나 표준 모델에 포함되지 않은 우주의 신비한 부분을 설명 할 수있는 Hail Mary 개념이 여전히 있습니다. 장기적으로 초대칭 입자 (때로는 짧은 입자라고도 함). 그러나이 이상한 볼 입자에 대한 최근의 검색은 빈손으로 돌아 왔습니다.
비 수퍼 대칭
현재의 표준 모델의 한계를 뛰어 넘는 가장 최신의 이론들은 초대칭이라고 알려진 일련의 아이디어로 그룹화되어 있습니다. 이 모델에서, 자연에서 입자의 두 주요 캠프 (친숙한 광자와 같은 "보손"; 전자, 쿼크 및 중성미자와 같은 "페르미온")는 실제로 이상한 종류의 형제 관계를 가지고 있습니다. 모든 단일 boson은 fermion 세계에서 파트너를 가지고 있으며, 마찬가지로 모든 fermion은 자신의 전화를 할 boson 친구가 있습니다.
이들 파트너 중 어느 것도 (또는 더 이상 입자 물리학의 혼란스러운 용어- "슈퍼 파트너") 알려진 알려진 입자 군에 속하지 않습니다. 대신에, 그들은 일반적으로 훨씬 더 무겁고, 낯선 그리고 일반적으로 더 이상하게 보입니다.
알려진 입자와 그 수퍼 파트너 사이의 질량 차이는 대칭 파괴라는 결과입니다. 이것은 입자 가속기의 내부와 같은 높은 에너지에서 입자와 그 파트너 사이의 수학적 관계가 고른 용골에 놓여 동일한 질량을 초래한다는 것을 의미합니다. 그러나 에너지가 낮 으면 (정상 일상 생활에서 경험하는 에너지 수준과 같이)이 대칭이 깨져 파트너 입자 질량이 급격히 증가합니다. 예를 들어 중력이 다른 힘보다 훨씬 약한 이유를 설명 할 수 있기 때문에이 메커니즘이 중요합니다. 수학은 약간 복잡하지만 짧은 버전은 다음과 같습니다. 우주에서 무언가가 깨져서 일반 입자가 슈퍼 파트너보다 훨씬 덜 무거워졌습니다. 동일한 파단 동작으로 인해 중력이 처벌되어 다른 힘에 비해 강도가 떨어질 수 있습니다. 맵시 있는.
장수와 번영
초대칭을 찾아 내기 위해, 많은 물리학 자들이 큰 Hadron Collider라고 불리는 원자 스 매셔 (atom smasher)를 만들었고, 수년간의 힘든 검색 끝에 거의 모든 초대칭 모델이 잘못되었다는 놀라운 결론을 내 렸습니다.
으악.
간단히 말해 파트너 입자를 찾을 수 없습니다. 제로. 제로. 나다. 세계에서 가장 강력한 충돌체에 초대칭의 힌트가 나타나지 않았습니다. 입자가 서로 충돌하기 전에 가까운 광속에서 원형의 고리 주위로 압축되어 때로는 새로운 이국적인 입자가 생성됩니다. 그것은 반드시 초대칭이 그 자체로 잘못되었다는 것을 의미하지는 않지만, 이제 가장 간단한 모델은 모두 배제되었습니다. 초대칭을 포기할 때입니까? 어쩌면 우박 메리가있을 수도 있습니다 : 오래 지속되는 입자.
일반적으로, 입자 물리학의 영역에서, 당신이 더 거대할수록, 더 불안정하고, 더 단순하고 가벼운 입자로 더 빨리 붕괴 될 것입니다. 상황이 그대로입니다. 파트너 입자는 모두 무거울 것으로 예상되기 때문에 (그렇지 않으면 지금까지 보았을 것입니다.) 우리가인지 할 수있는 다른 것들의 소나기로 빨리 부패 할 것으로 예상 한 다음 그에 따라 검출기를 만들었습니다.
그러나 파트너 입자의 수명이 길면 어떨까요? 이국적인 물리학의 기발한 일을 통해 (이론가들에게 몇 시간 동안 생각해 보았을 때 충분한 기량을 낼 수있을 것입니다),이 입자들이 충실하게 부패하기 전에 탐지기의 경계를 벗어날 수 있을까요? 덜 이상한 것으로? 이 시나리오에서 우리는 충분히 멀리서 보이지 않았기 때문에 검색이 완전히 비게됩니다. 또한 당사의 검출기는 수명이 긴 입자를 직접 볼 수 있도록 설계되지 않았습니다.
구조에 아틀라스
프리 프린트 서버 arXiv에 2 월 8 일 온라인으로 게재 된 최근 논문에서 Large Hadron Collider의 ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS의 약칭) 공동 작업은 이러한 장기 입자에 대한 조사를보고했습니다. 현재 실험 설정을 사용하면 가능한 모든 장기 입자를 검색 할 수 없었지만 양성자의 질량의 5 배에서 400 배 사이의 중성 입자를 검색 할 수있었습니다.
ATLAS 팀은 검출기 중앙이 아니라 가장자리에서 오래 지속되는 입자를 검색하여 입자가 수 센티미터에서 수 미터까지 어디든 이동할 수있게했습니다. 그것은 인간 표준의 관점에서 그리 멀지 않은 것처럼 보일 수도 있지만, 거대한 기본 입자의 경우 알려진 우주의 가장자리 일 수도 있습니다.
물론 이것은 오래 지속되는 입자에 대한 첫 번째 검색은 아니지만 Large Hadron Collider에서 거의 모든 무게의 실험 기록을 사용하여 가장 포괄적입니다.
그리고 큰 결과는 없습니다. 제로. 제로. 나다.
오래 지속되는 입자의 단일 징후가 아닙니다.
이것은 아이디어도 죽었다는 것을 의미합니까? 확실하지 않습니다-이 도구는 실제로 이러한 종류의 야생 짐승을 사냥하도록 설계되지 않았으며 우리는 우리가 가진 것으로 만 긁고 있습니다. 실제로 입자를 포착하기 전에 수명이 긴 입자를 포획하도록 특별히 설계된 다른 세대의 실험이 필요할 수 있습니다.
또는 더 우울하게는 존재하지 않습니다. 그리고 그것은이 초자연적 파트너들과 함께이 생물들이 실제로 열렬한 물리학 자들이 꿈꾸는 유령 일 뿐이며, 실제로 우리에게 필요한 것은 현대 물리학의 뛰어난 문제들을 해결하기위한 완전히 새로운 틀입니다.
