I ricercatori dell'Università di Southampton e del Korea Institute for Advanced Study hanno recentemente dimostrato che la supersimmetria è anomala nelle teorie dei campi quantistici superconformi N=1 (SCFT) con una simmetria R anomala. L'anomalia descritta nel loro articolo, pubblicato in Lettere di revisione fisica , è stato precedentemente osservato in SCFT olografici a forte accoppiamento, eppure il loro lavoro conferma che è già presente nei più semplici STFC gratuiti.

"La supersimmetria è una simmetria che mette in relazione particelle con spin intero e semiintero, e ha svolto un ruolo centrale in molti progressi della fisica teorica sin dalla sua scoperta, "Kostas Skenderis, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org. "È stato utilizzato come mezzo per comprendere il comportamento di sistemi quantistici fortemente interagenti in cui i nostri soliti strumenti teorici (teoria delle perturbazioni) non sono applicabili, così come in alcuni dei principali candidati per la fisica oltre il Modello Standard."

La supersimmetria è alla base della consistenza matematica della teoria delle stringhe, che è la teoria più completa della gravità quantistica proposta finora. Un'anomalia quantistica, come quello osservato dai ricercatori, è essenzialmente il fallimento di una simmetria da preservare a livello quantistico. Queste anomalie sono tipicamente di due tipi:quelle "cattive", che rendono la teoria delle stringhe matematicamente inconsistente e "sana", che catturano importanti proprietà quantistiche della teoria.

"La possibilità di anomalie nella supersimmetria è stata discussa tra la fine degli anni '70 e l'inizio degli anni '90, ma nei casi precedenti, le teorie che avevano un'anomalia di supersimmetria o avevano proprietà non fisiche o erano "malate, ' perché sono stati inflitti da altre anomalie quantistiche 'cattive', " Ha detto Skenderis. "E 'stata quindi una grande sorpresa quando uno di noi ha scoperto una nuova anomalia di supersimmetria due anni fa, questa volta in una teoria 'sana'."

Il precedente studio condotto da Ioannis Papadimitriou, uno dei colleghi di Skenderis, ha ispirato i ricercatori a esplorare ulteriormente le anomalie della supersimmetria negli SCFT. Nel suo lavoro precedente, Papadimitriou ha tratto ispirazione da studi precedenti che utilizzavano tecniche diverse per calcolare gli stessi osservabili fisici e otteneva risultati contrastanti. L'anomalia dimostrata nel suo lavoro alla fine spiegava le incongruenze osservate negli studi precedenti.

"L'obiettivo principale del nostro recente articolo sul PRL era stabilire l'esistenza della nuova anomalia utilizzando gli stessi metodi che hanno portato alla scoperta delle anomalie quantistiche 50 anni fa in un semplice esempio di una teoria di campo superconforme N=1 coerente in quattro dimensioni, " Ha spiegato Papadimitriou. "L'esistenza della nuova anomalia della supersimmetria per qualsiasi teoria superconformale N=1 coerente in quattro dimensioni è stata dimostrata in lavori precedenti e successivamente è stata dimostrata l'esistenza in una classe molto più generale di teorie che non sono necessariamente classicamente conformi invarianti in ."

Nel loro studio, Papadimitriou, Skenderis, ei loro colleghi Georgios Katsianis e Marika Taylor hanno impiegato gli stessi metodi usati per scoprire le anomalie quantistiche alla fine degli anni '60. Hanno calcolato un certo osservabile quantistico (funzione a quattro punti delle correnti di simmetria), che dovrebbe essere zero se non ci sono anomalie. interessante, però, hanno scoperto che è diverso da zero.

"Questo calcolo è stato fatto usando la teoria più semplice possibile (in realtà, il primo modello quadridimensionale supersimmetrico) e questo ha dimostrato che l'anomalia compare già in modelli sviluppati molto tempo fa, " ha detto Skenderis. "La principale novità qui è stata che l'osservabile quantistico che abbiamo calcolato era diverso dagli osservabili studiati in precedenti lavori sulle anomalie supersimmetriche".

La forma generale dell'anomalia della supersimmetria dimostrata dai ricercatori è stata presentata per la prima volta in un precedente studio di Papadimitriou che utilizzava le cosiddette condizioni di consistenza Wess-Zumino. Queste condizioni sono un insieme di equazioni che devono essere mantenute affinché le anomalie quantistiche siano matematicamente coerenti.

"La nostra osservazione più importante è stata che una classe molto ampia di teorie del campo quantistico supersimmetrico in quattro dimensioni possiede un certo tipo di anomalia della supersimmetria, " ha detto Skenderis. "Questa anomalia ha potenziali implicazioni per un gran numero di modelli teorici al di là del modello fisico standard, molti dei quali potrebbero essere matematicamente inconsistenti a livello quantistico a causa della nuova anomalia della supersimmetria".

Oltre alle sue implicazioni teoriche, l'anomalia osservata da Skenderis, Papadimitriou ei loro colleghi potrebbero svolgere un ruolo chiave nella comprensione microscopica di particolari buchi neri che sorgono nella teoria delle stringhe. In definitiva, una migliore comprensione delle anomalie all'interno della teoria delle stringhe potrebbe fornire un test altamente non banale della consistenza matematica della teoria stessa. Nel loro lavoro futuro, i ricercatori stanno quindi pianificando di indagare ulteriormente su queste anomalie.

"Un'ulteriore generalizzazione dell'anomalia della supersimmetria alle teorie dimensionali inferiori o superiori è un passo necessario per esplorare appieno le conseguenze di tali anomalie in contesti diversi, "Papàdimitriou ha detto. "Inoltre, identificare formulazioni diverse ma equivalenti dell'anomalia della supersimmetria è anche utile per comprendere meglio le implicazioni dell'anomalia, sia per la fisica oltre il modello standard che per i buchi neri supersimmetrici. Queste sono alcune delle direzioni di ricerca che alcuni di noi stanno attualmente perseguendo".

© 2019 Scienza X Rete