ทฤษฎีการปกครองของฟิสิกส์อนุภาคอธิบายทุกอย่างเกี่ยวกับโลกของอะตอมย่อย…ยกเว้นส่วนที่มันไม่ได้เป็น และน่าเสียดายที่ไม่มีคำคุณศัพท์ที่ประจบจำนวนมากที่สามารถนำไปใช้กับโมเดลมาตรฐานที่เรียกว่า ทฤษฎีทางฟิสิกส์พื้นฐานนี้ถูกสร้างขึ้นทีละเล็กทีละน้อยทฤษฎีของฟิสิกส์พื้นฐานนี้ได้รับการอธิบายอย่างดีที่สุดว่าไม่น่าเชื่อประเดี๋ยวประด๋าวและ MacGyver-ed พร้อมกับชิ้นส่วนของเชือกและหมากฝรั่ง
ถึงกระนั้นมันก็เป็นโมเดลที่ทรงพลังอย่างไม่น่าเชื่อที่ทำนายการโต้ตอบและกระบวนการที่หลากหลายอย่างแม่นยำ
แต่มันมีข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดบางอย่าง: มันไม่รวมแรงโน้มถ่วง มันไม่สามารถอธิบายมวลของอนุภาคต่างๆได้ซึ่งบางอันก็ให้กำลังแรง มันไม่มีคำอธิบายสำหรับพฤติกรรมของนิวตริโน และมันตรงไม่มีคำตอบสำหรับการมีอยู่ของสสารมืด
ดังนั้นเราต้องหาอะไรบางอย่างออกมา เราต้องไปไกลกว่ารุ่นมาตรฐานเพื่อให้เข้าใจจักรวาลของเราดีขึ้น
น่าเสียดายที่ผู้แข่งขันชั้นนำหลายคนอธิบายทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่เกินกว่านี้ - ซึ่งเรียกว่าทฤษฎีสมมาตร - ได้ถูกตัดออกหรือถูก จำกัด อย่างรุนแรงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ยังมีแนวคิด Hail Mary ที่สามารถอธิบายส่วนลึกลับของจักรวาลที่ไม่ครอบคลุมโดย Standard Model อย่างไรก็ตาม: อนุภาคที่มีความสมมาตรเกินอายุยาวนานบางครั้งเรียกว่า sparticles ในระยะสั้น แต่น่าเสียดายที่การค้นหาล่าสุดสำหรับอนุภาคคี่บอลเหล่านี้กลับมามือเปล่า
สมมาตรที่ไม่ให้สุดยอด
โดยทฤษฎีที่ทันสมัยที่สุดที่ผ่านขอบเขตของแบบจำลองมาตรฐานปัจจุบันนั้นถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเป็นคลาสของแนวคิดที่เรียกว่า supersymmetry ในแบบจำลองเหล่านี้สองค่ายหลักของอนุภาคในธรรมชาติ ("bosons" เช่นโฟตอนที่คุ้นเคยและ "เฟอร์มิออน" - เช่นอิเล็กตรอนควาร์กและนิวตริโน) จริง ๆ แล้วมีความสัมพันธ์แบบพี่น้องแปลก ๆ โบซอนทุกคนมีหุ้นส่วนในโลกเฟอร์มิออนและในทำนองเดียวกันเฟอร์เมนทุกคนมีเพื่อนโบซอนที่จะเรียกมันว่าเป็นของตัวเอง
ไม่มีคู่ค้าเหล่านี้ (หรือเหมาะสมกว่าในศัพท์แสงที่สับสนของฟิสิกส์อนุภาค - "superpartners") อยู่ในตระกูลปกติของอนุภาคที่รู้จัก แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะหนักกว่าคนแปลกหน้าและดูแปลก ๆ
ความแตกต่างของมวลระหว่างอนุภาคที่รู้จักกับซุปเปอร์พาร์ทเนอร์ของพวกเขาคือผลลัพธ์ของสิ่งที่เรียกว่าการแตกหักแบบสมมาตร ซึ่งหมายความว่าที่พลังงานสูง (เช่น insides ของเครื่องเร่งอนุภาค) ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างอนุภาคและคู่ของพวกเขาอยู่ในกระดูกงูแม้นำไปสู่มวลเท่ากัน ที่พลังงานต่ำ (เช่นระดับพลังงานที่คุณพบเจอในชีวิตประจำวันปกติ) อย่างไรก็ตามสมมาตรนี้พังแล้วส่งมวลอนุภาคของคู่ค้าพุ่งสูงขึ้น กลไกนี้มีความสำคัญเพราะมันอาจอธิบายได้ว่าทำไมเช่นแรงโน้มถ่วงจึงอ่อนแอกว่าแรงอื่น ๆ คณิตศาสตร์มีความซับซ้อนเพียงเล็กน้อย แต่รุ่นสั้น ๆ ก็คือ: มีบางสิ่งในจักรวาลทำให้อนุภาคปกติมีขนาดใหญ่น้อยกว่าซุปเปอร์พาร์ทเนอร์ การกระทำที่แตกหักแบบเดียวกันนั้นอาจถูกลงโทษด้วยแรงโน้มถ่วงทำให้ความแข็งแกร่งของมันลดลงเมื่อเทียบกับกำลังอื่น ดี
มีชีวิตยืนยาวและรุ่งเรือง
ในการตามล่าหาซูเปอร์สมมาตรนักฟิสิกส์หลายคนบิ่นและสร้างเครื่องตีอย่างอะตอมที่เรียกว่า Large Hadron Collider ซึ่งหลังจากผ่านการค้นหาอย่างลำบากมาหลายปีก็มาถึงข้อสรุปที่น่าประหลาดใจ แต่น่าผิดหวังที่เกือบทุกแบบจำลองสมมาตร
อ๊ะ
พูดง่ายๆก็คือเราไม่พบอนุภาคของพันธมิตรใด ๆ ศูนย์. zilch Nada ไม่มีคำใบ้ของการเทียบเคียงได้ปรากฏในคอลไลเดอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกที่ซึ่งอนุภาคถูกซิปรอบ ๆ การคุมกำเนิดแบบวงกลมที่ความเร็วแสงใกล้ก่อนที่จะชนกันซึ่งบางครั้งส่งผลให้เกิดการผลิตอนุภาคใหม่ที่แปลกใหม่ มันไม่ได้แปลว่า supersymmetry นั้นผิด แต่ทุกรุ่นที่ง่ายที่สุดได้ถูกตัดออกไปแล้ว ถึงเวลาที่จะละทิ้งความสมส่วนหรือไม่? อาจเป็นไปได้ แต่อาจมี Hail Mary: อนุภาคอายุยืน
โดยทั่วไปในดินแดนของฟิสิกส์อนุภาคยิ่งคุณมีความมั่นคงมากขึ้นเท่าไหร่คุณก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นและยิ่งเร็วเท่าไหร่คุณก็จะสลายตัวเร็วขึ้น มันเป็นเพียงสิ่งต่าง ๆ เนื่องจากอนุภาคของพันธมิตรนั้นคาดว่าจะหนักมาก (ไม่เช่นนั้นเราจะได้เห็นพวกมันในตอนนี้) เราจึงคาดว่าพวกมันจะสลายไปอย่างรวดเร็วในสิ่งอื่น ๆ ที่เราอาจจำได้และจากนั้นเราจะสร้างเครื่องตรวจจับตามลำดับ
แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าอนุภาคของหุ้นส่วนมีอายุยืนยาว จะเกิดอะไรขึ้นถ้าผ่านฟิสิกส์แปลกใหม่บางอย่าง (ให้นักทฤษฎีใช้เวลาคิดสักสองสามชั่วโมงแล้วพวกมันจะสร้างนิสัยที่มากเกินพอที่จะทำให้มันเกิดขึ้นได้) อนุภาคเหล่านี้สามารถหนีออกจากขอบเขตของเครื่องตรวจจับของเราได้ เป็นสิ่งที่แปลกน้อยกว่า ในสถานการณ์นี้การค้นหาของเราจะว่างเปล่าอย่างสมบูรณ์เพียงเพราะเราไม่ได้มองไกลพอ นอกจากนี้เครื่องตรวจจับของเราไม่ได้ออกแบบมาเพื่อให้สามารถมองหาอนุภาคที่มีอายุยืนยาวได้โดยตรง
ATLAS เพื่อช่วยเหลือ
ในรายงานล่าสุดที่เผยแพร่ทางออนไลน์วันที่ 8 กุมภาพันธ์บนเซิร์ฟเวอร์ preprint สมาชิกของ ATLAS (ย่อมาจากความไม่แน่นอนสำหรับ A Toroidal LHC ApparatuS) การทำงานร่วมกันที่ Large Hadron Collider รายงานการตรวจสอบอนุภาคที่มีอายุยาวนานเช่นนี้ ด้วยการตั้งค่าการทดลองในปัจจุบันพวกเขาไม่สามารถค้นหาอนุภาคที่มีอายุยาวนานได้ แต่พวกเขาสามารถค้นหาอนุภาคที่เป็นกลางด้วยมวลระหว่าง 5 ถึง 400 เท่าของโปรตอน
ทีม ATLAS ค้นหาอนุภาคที่มีอายุยาวนานไม่ได้อยู่ในใจกลางของเครื่องตรวจจับ แต่อยู่ที่ขอบซึ่งจะอนุญาตให้อนุภาคเดินทางไปทุกที่จากไม่กี่เซนติเมตรจนถึงไม่กี่เมตร นั่นอาจดูเหมือนไม่ไกลมากนักในมาตรฐานของมนุษย์ แต่สำหรับอนุภาคพื้นฐานที่มีขนาดใหญ่มันก็อาจเป็นขอบของจักรวาลที่รู้จัก
แน่นอนว่านี่ไม่ใช่การค้นหาครั้งแรกสำหรับอนุภาคที่มีอายุยืนยาว แต่มันครอบคลุมมากที่สุดโดยใช้เกือบเต็มน้ำหนักของบันทึกการทดลองที่ Large Hadron Collider
และผลลัพธ์ที่ยิ่งใหญ่: ไม่มีอะไรเลย ศูนย์. zilch Nada
ไม่ใช่สัญญาณเดียวของอนุภาคที่มีอายุยาวนาน
นี่หมายความว่าความคิดนั้นตายไปด้วยหรือ ไม่มากนัก - เครื่องมือเหล่านี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อการล่าสัตว์ป่าชนิดนี้จริง ๆ และเราจะคัดเฉพาะสิ่งที่เรามี อาจต้องใช้การทดลองรุ่นใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อดักจับอนุภาคที่มีอายุยาวนานก่อนที่เราจะทำการดักจับ
หรือยิ่งกว่านั้นพวกเขาไม่มีตัวตน และนั่นหมายความว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้พร้อมกับคู่หูที่สมมาตรของพวกเขา - เป็นเพียงแค่ผีที่ฝันถึงโดยนักฟิสิกส์ที่มีไข้และสิ่งที่เราต้องการจริงๆคือกรอบใหม่สำหรับการแก้ปัญหาที่โดดเด่นของฟิสิกส์สมัยใหม่
