Sicuro, il modello standard è carino, ma i fisici non si accontentano di lasciar perdere. Qui, Leon Lederman (lui del Premio Nobel per la fisica 1986) interviene al Summit mondiale sulla fisica oltre il modello standard nel 2006. Rodrigo Buendia/AFP/Getty Images Più veloce di un proiettile! Più potente di una locomotiva! In grado di saltare edifici alti con un solo balzo! Come mai, è supersimmetria ovviamente. (SUSI, se lo preferisci più carino, personalità in incognito.) Di tutti i supereroi che abbiamo nell'universo, la supersimmetria potrebbe essere quella che ci salverà dall'annientamento totale. Non perché combatte i cattivi o supera in astuzia i cattivi, ma perché potrebbe spiegare come il più piccolo, le parti più elementari del cosmo funzionano. Sblocca l'universo, e chissà da cosa possiamo difenderci.
Chi è il nostro eroe intelligente? La nostra muscolosa eroina? Bene, è più topo Peter Parker che soave Spider-Man. In realtà è un principio - concepito per riempire i buchi di un'altra struttura - che i fisici stanno iniziando a temere non sia forte la metà di quanto sembra. La supersimmetria potrebbe aver finalmente incontrato la sua corrispondenza, e il Large Hadron Collider è l'arena in cui potrebbe prendere il suo ultimo respiro.
Primo, un passo indietro. Il Modello Standard è quello che i fisici oggi usano per comprendere i rudimenti dell'universo. Definisce le particelle fondamentali, così come le quattro forze che interagiscono con le particelle per mantenere l'universo in movimento. Queste particelle includono quark e leptoni:potresti avere familiarità con protoni e neutroni della famiglia dei quark, ed elettroni e neutrini come leptoni. Le forze sono forti, debole, elettromagnetico e gravitazionale.
Il Modello Standard dice anche che ciascuna di queste forze ha una particella (o bosone) corrispondente. Scambiando i bosoni tra loro, la materia può trasferire energia tra loro [fonte:CERN]. Ed ecco qualcosa di veramente conveniente:ogni particella del Modello Standard è stata trovata, compreso, non molto tempo fa, il bosone di Higgs. L'Higgs costituisce un campo Higgs più ampio, che trasferisce la massa alle particelle.
Ora ecco una cosa strana. Se il Modello Standard è corretto, significa che il campo di Higgs conferisce alle particelle subatomiche la loro massa. Ma non dice cosa sono le masse, né spiega perché il bosone di Higgs dovrebbe essere leggero - dovrebbe essere davvero, molto pesante se le altre particelle del Modello Standard interagiscono con esso nel modo previsto.
È qui che entra in gioco la supersimmetria. Come ci ricordano i ragazzi del Fermilab, la supersimmetria è un principio, non una teoria, quindi questo significa che ci sono molte teorie supersimmetriche che differiscono su vari punti. Tutti loro, anche se, presentano equazioni supersimmetriche che trattano la materia e le forze in modo identico [fonte:Fermilab]. Sì, materia e forza possono essere scambiate.
Come può essere questo atto di bilanciamento? La supersimmetria dice che ogni particella descritta nel Modello Standard ha un superpartner con una massa diversa. Quindi ogni particella di materia conosciuta (o fermione ) ha una particella di forza (o bosone ) e viceversa. Un elettrone è un esempio di fermione, mentre un fotone è un esempio di bosone. Una delle proprietà più utili dei superpartner sarebbe che annullerebbero effettivamente il vero, massa davvero grande che il Modello Standard prevede che avrebbe l'Higgs. Che suona fantastico, perché ehi -- abbiamo trovato l'Higgs, e non era così massiccio. La supersimmetria è viva! Viva la supersimmetria!
uh, ma potresti voler aspettare perché qui sta un grosso problema con la supersimmetria e i superpartner:non li abbiamo visti. Anche se è fantastico trovare l'Higgs alla supersimmetria di massa prevista, dovremmo davvero vedere tutte queste particelle superpartner, pure. E dopo aver utilizzato per anni il Large Hadron Collider, non l'abbiamo fatto.
Sì, Sì, è un po' difficile giustificare l'attaccamento alla supersimmetria. Supponiamo che tutti questi superpartner esistano perché il Modello Standard avrebbe più senso se lo facessero. Sembra una cattiva scienza, Giusto?
Bene, non così in fretta. La supersimmetria risponderebbe a qualcosa di più della semplice domanda di Higgs, ed essere in grado di risolvere più problemi con un'unica soluzione è interessante per gli scienziati [fonte:Fermilab]. Per esempio, i fisici non capivano perché le galassie ruotano così velocemente come fanno loro, data la loro massa significativa, così hanno posto una nuova questione - materia oscura -- per risolvere il problema. Poi hanno incontrato un problema più grande:se esiste la materia oscura, di cosa diavolo è fatto? Non l'avevamo mai visto, quindi non abbiamo potuto dire cosa compone la roba misteriosa. La supersimmetria risolve questo problema, perché la particella supersimmetrica più leggera si adatterebbe perfettamente al conto della materia oscura.
Un altro vantaggio che la supersimmetria fornirebbe? Che le tre forze che comprendiamo su scala subatomica (forte, debole ed elettromagnetico) potrebbe essere inteso come parte di una forza unificante. Mentre il Modello Standard afferma che le forze diventano simili a energie molto elevate, la supersimmetria predirebbe che le tre forze si uniscano in una singola energia [fonte:Fermilab]. Ora, questo non è necessario per avere "senso, "ma - come abbiamo detto - ai fisici piace il naturale, soluzioni eleganti. La supersimmetria creerebbe proprio il tipo di soluzione che i fisici bramano quando si tratta di unificare le forze.
Ancora una volta, dobbiamo ricordare che tutto questo è inutile se non troviamo quei superpartner. Se non riusciamo a trovarli, non abbiamo alcuna spiegazione per la massa del bosone di Higgs, la materia oscura o l'unificazione delle forze. Ma chiamiamo l'ora della morte sulla supersimmetria prima di darle la possibilità di combattere.
Perché la speranza potrebbe essere in arrivo, sotto forma di una massiccia esplosione di protoni. Giusto, le nostre speranze risiedono ancora nel Large Hadron Collider, l'acceleratore di particelle che è stato responsabile della ricerca delle prove del bosone di Higgs nel 2012. Anche se trovare l'Higgs è stato senza dubbio un grosso problema per i sostenitori della supersimmetria - e per i fisici in generale - ciò che speravano davvero era trovare un mucchio di particelle . Più specificamente, un gruppo di quegli sfuggenti superpartner che ci porterebbero a capire che la supersimmetria è realistica.
Non è esagerato dire che trovare solo l'Higgs (e non altri superpartner) all'LHC ha posto un po' di crisi nel mondo della fisica. Dopotutto, perché la massa di Higgs abbia un senso, i superpartner avrebbero dovuto essere trovati più o meno nello stesso punto [fonte:Wolchover]. LHC si riaccenderà nel 2015, protoni che si schiantano a energie ancora più elevate per trovare, si spera, superpartner a masse più elevate. Sfortunatamente, questo non risolve del tutto il problema:anche se trovano superpartner pesanti, gli effetti molto convenienti della supersimmetria - che annullerebbero la massa super pesante dell'Higgs - non funzionerebbero altrettanto bene [fonte:Wolchover]. quindi avremmo, ancora una volta, essere bloccato in un solco di supersimmetria.
Ma come la gente ha notato, la supersimmetria è un principio, non una teoria. In alcuni scenari supersimmetrici, il Large Hadron Collider non avrebbe potuto individuare i superpartner, a causa dei limiti degli esperimenti, e la loro incapacità di rilevare particelle meno stabili [fonte:Wolchover]. Quindi, anche se la supersimmetria probabilmente ha bisogno di correre ansimante nella stanza abbastanza velocemente con una buona scusa per essere così in ritardo, non è ancora il momento di chiudere la porta.
Questi superpartner MIA stanno davvero iniziando a far impazzire alcuni fisici. Sarebbe davvero un grosso problema se non li vedessimo mai, perché la fisica delle particelle ha un disperato bisogno di teorie verificabili. Senza superpartner - o almeno, non c'è modo di verificarli nel nostro universo:dovremmo trovare qualche altra soluzione verificabile per alcuni dei buchi del modello standard.
