Modelo de partículas estándar para principiantes. Preguntas frecuentes: Modelo estándar Modelo estándar de interacción entre partículas elementales

Vista contemporánea acerca de la física de partículas está contenida en el llamado Modelo estandar ... El Modelo Estándar (SM) de la física de partículas se basa en la electrodinámica cuántica, la cromodinámica cuántica y el modelo de quark-parton.
La electrodinámica cuántica (QED), una teoría muy precisa, describe los procesos que ocurren bajo la influencia de fuerzas electromagnéticas, que se han estudiado con un alto grado de precisión.
La cromodinámica cuántica (QCD), que describe los procesos de interacciones fuertes, se construye por analogía con QED, pero en mayor medida es un modelo semi-empírico.
El modelo quark-parton combina resultados teóricos y experimentales de estudios de las propiedades de las partículas y sus interacciones.
Hasta ahora, no se han encontrado desviaciones del modelo estándar.
El contenido principal del Modelo Estándar se presenta en las tablas 1, 2, 3. Los constituyentes de la materia son tres generaciones de fermiones fundamentales (I, II, III), cuyas propiedades se enumeran en la tabla. 1. Bosones fundamentales - portadores de interacciones (Tabla 2), que se pueden representar usando el diagrama de Feynman (Fig. 1).

Tabla 1: Fermiones - (espín medio entero en unidades de ћ) constituyentes de la materia

Tabla 2: Bosones - portadores de interacciones (spin = 0, 1, 2 ... en unidades de ћ)

Tabla 3: Características comparativas interacciones fundamentales

La fuerza de la interacción se indica en relación con la fuerte.

Arroz. 1: Diagrama de Feynman: A + B = C + D, a es la constante de interacción, Q 2 = -t es el 4-momento que la partícula A transfiere a la partícula B como resultado de uno de los cuatro tipos de interacciones.

1.1 Fundamentos del modelo estándar

• Los hadrones están formados por quarks y gluones (partones). Los quarks son fermiones con spin 1/2 y masa m 0; los gluones son bosones con espín 1 y masa m = 0.
• Los quarks se clasifican según dos características: aroma y color. Hay 6 sabores de quarks y 3 colores para cada quark.
• El aroma es una característica que persiste en fuertes interacciones.
• El gluón se compone de dos colores: color y anti-color, y todos los demás números cuánticos son iguales a cero. Cuando se emite el gluón, el quark cambia de color, pero no de sabor. Hay 8 gluones en total.
• Los procesos elementales en QCD se construyen por analogía con QED: emisión bremsstrahlung de un gluón por un quark, producción de pares de quark-antiquark por un gluón. La producción de gluones por un gluón no tiene análogo en QED.
• El campo de gluones estático no tiende a cero en el infinito, es decir, la energía total de tal campo es infinita. Por lo tanto, los quarks no pueden escapar de los hadrones; se produce el confinamiento.
• Las fuerzas de atracción actúan entre quarks, que tienen dos propiedades inusuales: a) libertad asintótica a distancias muy pequeñas yb) atrapamiento infrarrojo - confinamiento, debido al hecho de que la energía de interacción potencial V (r) crece indefinidamente al aumentar la distancia entre los quarks r, V (r) = -α s / r + ær, α sy æ son constantes.
• La interacción quark-quark no es aditiva.
• Solo las camisetas de color pueden existir como partículas libres:
  singlete de mesón, para el cual la función de onda está determinada por la relación

y singlete bariónico con función de onda

donde R es rojo, B es azul, G es verde.

• Distinguir entre quarks actuales y constituyentes, que tienen masas diferentes.
• Las secciones transversales del proceso A + B = C + X con el intercambio de un gluón entre los quarks que forman parte de los hadrones se escriben en la forma:

ŝ = x una x segundo s, = x una t / x c.

Los símbolos a, b, c, d denotan quarks y variables relacionadas, los símbolos A, B, C son hadrones, ŝ ,,, son cantidades relacionadas con quarks, es la función de distribución de quarks y en hadrones A (o, respectivamente, - quarks b en el hadrón B), es la función de fragmentación del quark c en los hadrones C, d / dt es la sección transversal elemental qq de interacción.

1.2 Encontrar desviaciones del modelo estándar

A las energías existentes de partículas aceleradas, todas las disposiciones de QCD, y aún más QED, están bien satisfechas. En los experimentos planificados con energías de partículas más altas, una de las principales tareas es encontrar desviaciones del modelo estándar.
Mayor desarrollo La física de altas energías está asociada con la solución de los siguientes problemas:

1. Búsqueda de partículas exóticas con estructura diferente a la aceptada en el Modelo Estándar.
2. Búsqueda oscilaciones de neutrinosν μ ↔ ν τ y el problema relacionado de la masa del neutrino (ν m ≠ 0).
3. Busque la desintegración de un protón, cuya vida útil se estima en τ exp> 10 33 años.
4. Búsqueda de la estructura de partículas fundamentales (cuerdas, preones a distancias d< 10 -16 см).
5. Detección de materia hadrónica desconfinida (plasma de quark-gluón).
6. Estudio de la violación de la invariancia CP en la desintegración de mesones K, mesones D y partículas B neutros.
7. Estudio de la naturaleza de la materia oscura.
8. Estudio de la composición del vacío.
9. Busque el bosón de Higgs.
10. Busque partículas supersimétricas.

1.3 Problemas no resueltos en el modelo estándar

La teoría física fundamental, el modelo estándar de interacciones electromagnéticas, débiles y fuertes de partículas elementales (quarks y leptones) es un logro generalmente reconocido de la física en el siglo XX. Explica todos los hechos experimentales conocidos en la física del micromundo. Sin embargo, hay una serie de preguntas que el Modelo Estándar no responde.

1. Se desconoce la naturaleza del mecanismo de ruptura espontánea de la invariancia de calibre electrodébil.

• Explicar la existencia de masas para los bosones W ± y Z 0 requiere la introducción en la teoría de los campos escalares con un estado fundamental que no es invariante con respecto a las transformaciones de gauge: el vacío.
• La consecuencia de esto es la aparición de una nueva partícula escalar: el bosón de Higgs.

1. CM no explica la naturaleza de los números cuánticos.

• ¿Qué son las cargas (eléctricas; bariónicas; leptónicas: Le, L μ, L τ: color: azul, rojo, verde) y por qué se cuantifican?
• ¿Por qué hay 3 generaciones de fermiones fundamentales (I, II, III)?

1. SM no incluye la gravedad, de ahí la forma de incluir la gravedad en SM - Nueva hipótesis sobre la existencia de dimensiones adicionales en el espacio del micromundo.
2. No hay explicación de por qué la escala fundamental de Planck (M ~ 10 19 GeV) está tan lejos de la escala fundamental de interacciones electrodébiles (M ~ 10 2 GeV).

En la actualidad, se ha trazado una forma de resolver estos problemas. Consiste en el desarrollo de una nueva comprensión de la estructura de las partículas fundamentales. Se supone que las partículas fundamentales son objetos comúnmente denominados "cadenas". Las propiedades de las cuerdas se abordan en el modelo de supercuerdas en rápida evolución, que pretende establecer una conexión entre los fenómenos que ocurren en la física de partículas y la astrofísica. Esta conexión condujo a la formulación de una nueva disciplina: la cosmología de las partículas elementales.

Que estupido nombre para la teoría científica más precisa conocida por la humanidad. Más de una cuarta parte Premios Nobel en física del siglo pasado fueron adjudicados a trabajos que estuvieran directa o indirectamente relacionados con el Modelo Estándar. Su nombre, por supuesto, es como si pudiera comprar una mejora por un par de cientos de rublos. Cualquier físico teórico preferiría la "teoría asombrosa de casi todo", que realmente es.

Muchos recuerdan la emoción entre los científicos y los medios de comunicación por el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012. Pero su descubrimiento no fue una sorpresa y no surgió de la nada: marcó el quincuagésimo aniversario de la racha ganadora del Modelo Estándar. Incluye todas las fuerzas fundamentales excepto la gravedad. Cualquier intento de refutarlo y demostrar en el laboratorio que necesitaba ser reelaborado por completo, y hubo muchos, fracasó.

En resumen, el Modelo Estándar responde a esta pregunta: ¿de qué está hecho todo y cómo encaja todo?

Los bloques de construcción más pequeños

Los físicos aman las cosas simples. Quieren destrozar todo hasta el fondo, para encontrar los bloques de construcción más básicos. Haz esto si tienes cien elementos químicos No tan fácil. Nuestros antepasados ​​creían que todo consta de cinco elementos: tierra, agua, fuego, aire y éter. Cinco es mucho más simple que ciento dieciocho. Y también mal. Ciertamente sabe que el mundo que nos rodea está formado por moléculas y las moléculas están formadas por átomos. El químico Dmitry Mendeleev descubrió esto en la década de 1860 y presentó los átomos en la tabla de elementos, que se estudia hoy en la escuela. Pero hay 118 de estos elementos químicos: antimonio, arsénico, aluminio, selenio ... y 114 más.

En 1932, los científicos sabían que todos estos átomos están formados por solo tres partículas: neutrones, protones y electrones. Los neutrones y protones están estrechamente relacionados entre sí en el núcleo. Los electrones, miles de veces más ligeros que ellos, giran alrededor del núcleo a una velocidad cercana a la de la luz. Los físicos Planck, Bohr, Schrödinger, Heisenberg y otros presentaron nueva ciencia- mecánica cuántica - para explicar este movimiento.

Sería genial detenerse allí. Solo hay tres partículas. Es incluso más fácil que cinco. Pero, ¿cómo se mantienen juntos? Los electrones cargados negativamente y los protones cargados positivamente se mantienen unidos por las fuerzas del electromagnetismo. Pero los protones rebotan en el núcleo y sus cargas positivas deberían alejarlos. Incluso los neutrones neutros no ayudarán.

¿Qué une a estos protones y neutrones? "Intervención divina"? Pero incluso un ser divino tendría problemas para seguir la pista de cada uno de los 1080 protones y neutrones del universo, sujetándolos por la fuerza de voluntad.

Ampliando el zoológico de partículas

Mientras tanto, la naturaleza se niega desesperadamente a almacenar solo tres partículas en su zoológico. Incluso cuatro, porque necesitamos dar cuenta del fotón, la partícula de luz descrita por Einstein. Cuatro se convirtieron en cinco cuando Anderson midió electrones cargados positivamente (positrones) que golpean la Tierra desde el espacio exterior. Cinco se convirtieron en seis cuando se descubrió la peonía que sostenía el núcleo como un todo y predicho por Yukawa.

Entonces apareció el muón, 200 veces más pesado que el electrón, pero por lo demás su gemelo. Ya son las siete. No tan fácil.

En la década de 1960, había cientos de partículas "fundamentales". En lugar de una tabla periódica bien organizada, solo había largas listas de bariones (partículas pesadas como protones y neutrones), mesones (como piones de Yukawa) y leptones (partículas ligeras como electrones y neutrinos esquivos), sin ningún principio de organización o diseño.

Y en este abismo nació el Modelo Estándar. No hubo iluminación. Arquímedes no saltó del baño gritando "¡Eureka!" No, en cambio, a mediados de la década de 1960, varios gente inteligente presentó supuestos importantes que convirtieron este atolladero al principio en teoría simple y luego cincuenta años de pruebas experimentales y desarrollo teórico.

Quarks. Tienen seis opciones, a las que llamamos sabores. Como flores, pero no con un olor tan sabroso. En lugar de rosas, lirios y lavanda, subimos y bajamos, quarks extraños y encantadores, adorables y verdaderos. En 1964, Gell-Mann y Zweig nos enseñaron cómo mezclar tres quarks para hacer un barión. Un protón es un quark dos arriba y uno abajo; neutrón: dos inferiores y uno superior. Tome un quark y un antiquark, obtendrá un mesón. Una peonía es un quark ascendente o descendente asociado con un antiquark ascendente o descendente. Toda la materia de la que nos ocupamos está compuesta por quarks up y down, antiquarks y electrones.

Sencillez. Sin embargo, no es exactamente simplicidad, porque mantener los quarks atados no es fácil. Se unen tan estrechamente que nunca encontrará un quark o antiquark deambulando por su cuenta. La teoría de esta conexión y las partículas que participan en ella, a saber, los gluones, se denominan cromodinámica cuántica. Esta es una parte importante del modelo estándar, matemáticamente compleja y, a veces, incluso sin solución para matematicas basicas... Los físicos hacen todo lo posible para hacer cálculos, pero a veces el aparato matemático no está lo suficientemente desarrollado.

Otro aspecto del modelo estándar es el "modelo lepton". Este es el título de un artículo histórico de 1967 de Steven Weinberg que combinó la mecánica cuántica con el conocimiento esencial de cómo las partículas interactúan y las organizan en una teoría unificada. Encendió el electromagnetismo, lo asoció con una "fuerza débil" que conduce a ciertas desintegraciones radiactivas, y explicó que este diferentes manifestaciones la misma fuerza. Este modelo incluía el mecanismo de Higgs, que da masa a las partículas fundamentales.

Desde entonces, el Modelo Estándar ha predicho los resultados de los experimentos después de los resultados, incluido el descubrimiento de varias variedades de quarks y bosones W y Z, partículas pesadas que desempeñan el mismo papel en las interacciones débiles que un fotón en el electromagnetismo. La posibilidad de que los neutrinos tengan masa se pasó por alto en la década de 1960, pero fue confirmada por el Modelo Estándar en la década de 1990, varias décadas después.

Sin embargo, el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, predicho durante mucho tiempo por el Modelo Estándar y esperado durante mucho tiempo, no fue una sorpresa. Pero fue otra gran victoria del Modelo Estándar sobre las fuerzas oscuras que los físicos de partículas esperan regularmente en el horizonte. A los físicos no les gusta que el Modelo Estándar no se corresponda con sus ideas sobre lo simple, están preocupados por su inconsistencia matemática y también están buscando una forma de incluir la gravedad en la ecuación. Obviamente, esto se traduce en diferentes teorías de la física, que pueden ser posteriores al Modelo Estándar. Así surgieron las teorías de la gran unificación, la supersimetría, el tecnocolor y la teoría de cuerdas.

Desafortunadamente, las teorías fuera del Modelo Estándar no han encontrado evidencia experimental exitosa y fallas importantes en el Modelo Estándar. Cincuenta años después, es el Modelo Estándar el que más se acerca a ser una teoría del todo. Teoría asombrosa de casi todo.

Hoy en día, el Modelo Estándar es una de las construcciones teóricas más importantes en la física de partículas, que describe las interacciones electromagnéticas, débiles y fuertes de todas las partículas elementales. Las principales disposiciones y componentes de esta teoría son descritos por el físico, miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia, Mikhail Danilov.

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Ahora, con base en datos experimentales, un teoría perfecta, que describe casi todos los fenómenos que observamos. Esta teoría se llama modestamente el "Modelo estándar de partículas elementales". Tiene tres generaciones de fermiones: quarks, leptones. Esto es, por así decirlo, Material de construcción... Todo lo que vemos a nuestro alrededor está construido desde la primera generación. Incluye quarks u y d, un electrón y un neutrino electrónico. Los protones y los neutrones están formados por tres quarks: uud y udd, respectivamente. Pero hay dos generaciones más de quarks y leptones, que hasta cierto punto repiten la primera, pero son más pesados ​​y eventualmente se descomponen en partículas de la primera generación. Todas las partículas tienen antipartículas con cargas opuestas.

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El modelo estándar incluye tres interacciones. La interacción electromagnética contiene electrones dentro de un átomo y átomos dentro de moléculas. El portador de la interacción electromagnética es el fotón. La interacción fuerte mantiene los protones y neutrones dentro del núcleo atómico, y los quarks dentro de los protones, neutrones y otros hadrones (así es como LB Okun 'propuso llamar a las partículas que participan en la interacción fuerte). Los quarks y hadrones construidos a partir de ellos, así como los portadores de la interacción en sí, los gluones (del pegamento inglés - pegamento), participan en una fuerte interacción. Los hadrones constan de tres quarks, como un protón y un neutrón, o un quark y un antiquark, como, digamos, un mesón π ±, que consta de quarks u y anti-d. Las interacciones débiles conducen a desintegraciones raras, como la desintegración de un neutrón en un protón, un electrón y un antineutrino electrónico. Los portadores de la interacción débil son los bosones W y Z. Tanto los quarks como los leptones participan en la interacción débil, pero es muy pequeña en nuestras energías. Sin embargo, esto se debe simplemente a la gran masa de los bosones W y Z, que son dos órdenes de magnitud más pesados ​​que los protones. En energías mas masa Los bosones W y Z, las fuerzas de las interacciones electromagnéticas y débiles se vuelven comparables y se combinan en una única interacción electrodébil. Se supone que durante mucho b O energías superiores e interacciones fuertes se unirán con el resto. Además de las interacciones electrodébiles y fuertes, también hay una interacción gravitacional que no está incluida en el Modelo Estándar.

W, bosones Z

g - gluones

H0 es el bosón de Higgs.

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El modelo estándar solo se puede formular para partículas fundamentales sin masa, es decir, quarks, leptones, bosones W y Z. Para que adquieran masa, se suele introducir el campo de Higgs, llamado así por uno de los científicos que propuso este mecanismo. En este caso, debe haber otra partícula fundamental en el modelo estándar: el bosón de Higgs. La búsqueda de este último ladrillo en el esbelto edificio del Modelo Estándar se está llevando a cabo activamente en el colisionador más grande del mundo: el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Ya se recibieron indicios de la existencia del bosón de Higgs con una masa de alrededor de 133 masas de protones. Sin embargo, la fiabilidad estadística de estas indicaciones sigue siendo insuficiente. Se espera que la situación mejore a finales de 2012.

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El modelo estándar describe a la perfección casi todos los experimentos en física de partículas elementales, aunque se persiste persistentemente en la búsqueda de fenómenos más allá del modelo estándar. El último indicio de la física más allá del modelo estándar fue el descubrimiento en 2011 en el experimento LHCb en el LHC de una diferencia inesperadamente grande en las propiedades de los llamados mesones encantados y sus antipartículas. Sin embargo, aparentemente, incluso una diferencia tan grande se puede explicar dentro del marco del Modelo Estándar. Por otro lado, en 2011 se obtuvo otra confirmación del SM prediciendo la existencia de hadrones exóticos, lo que se había buscado durante varias décadas. Los físicos del Instituto de Física Teórica y Experimental (Moscú) y el Instituto de Física Nuclear (Novosibirsk) han descubierto hadrones que constan de dos quarks y dos antiquarks como parte del experimento internacional BELLE. Lo más probable es que se trate de moléculas de mesón predichas por los teóricos del ITEP MB Voloshin y LB Okun '.

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A pesar de todo el éxito del modelo estándar, tiene muchas deficiencias. El número de parámetros libres de la teoría supera los 20 y no está del todo claro de dónde procede su jerarquía. ¿Por qué la masa del quark t es 100 mil veces la masa del quark u? ¿Por qué se mide la constante de acoplamiento de los quarks t y d por primera vez en el experimento internacional ARGUS en participación activa físicos de ITEP, 40 veces menos que la constante de acoplamiento de los quarks c y d? El CM no responde a estas preguntas. Finalmente, ¿por qué necesitamos 3 generaciones de quarks y leptones? Los teóricos japoneses M. Kobayashi y T. Maskawa demostraron en 1973 que la existencia de 3 generaciones de quarks permite explicar la diferencia en las propiedades de la materia y la antimateria. La hipótesis de M. Kobayashi y T. Maskawa fue confirmada en los experimentos BELLE y BaBar con la participación activa de físicos del INP y del ITEP. En 2008, M. Kobayashi y T. Maskawa recibieron el Premio Nobel por su teoría.

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Hay problemas más fundamentales con el modelo estándar. Ya sabemos que CM no está completo. Se sabe por estudios astrofísicos que hay materia que no está en el SM. Esta es la llamada materia oscura. Es aproximadamente 5 veces más que la materia ordinaria de la que estamos hechos. Quizás el principal inconveniente del Modelo Estándar es su falta de autoconsistencia interna. Por ejemplo, la masa natural del bosón de Higgs que surge en el SM debido al intercambio de partículas virtuales es muchos órdenes de magnitud mayor que la masa requerida para explicar los fenómenos observados. Una de las soluciones más populares en actualmente, es la hipótesis de la supersimetría, la suposición de que existe simetría entre fermiones y bosones. Esta idea fue expresada por primera vez en 1971 por Yu. A. Golfand y EP Likhtman en FIAN, y ahora goza de una inmensa popularidad.

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La existencia de partículas supersimétricas no solo permite estabilizar el comportamiento del SM, sino que también proporciona un candidato muy natural para el papel de la materia oscura, la partícula supersimétrica más ligera. Aunque actualmente no hay evidencia experimental confiable para esta teoría, es tan hermosa y tan elegante en la resolución de problemas del Modelo Estándar que mucha gente cree en ella. El LHC está buscando activamente partículas supersimétricas y otras alternativas al SM. Por ejemplo, buscan dimensiones adicionales de espacio. Si existen, entonces se pueden resolver muchos problemas. Quizás la gravedad se vuelve fuerte a relativamente largas distancias que también será una gran sorpresa. Son posibles otros modelos alternativos de Higgs, mecanismos del origen de la masa en partículas fundamentales. La búsqueda de efectos fuera del Modelo Estándar es muy activa, pero hasta ahora infructuosa. Mucho debería quedar claro en los próximos años.

“Nos preguntamos por qué un grupo de personas talentosas y dedicadas están listas para dedicar sus vidas a perseguir objetos tan pequeños que ni siquiera se pueden ver. De hecho, en los estudios de los físicos de partículas, la curiosidad humana y el deseo de conocer cómo se manifiesta el mundo en el que vivimos "Sean Carroll

Si todavía le tienes miedo a la frase mecánica cuántica y todavía no sé cuál es el modelo estándar - bienvenido bajo cat. En mi publicación intentaré explicar de la manera más simple y clara posible los conceptos básicos del mundo cuántico, así como la física de las partículas elementales. Intentaremos descubrir cuáles son las principales diferencias entre fermiones y bosones, por qué los quarks tienen nombres tan extraños y, finalmente, por qué todos estaban tan ansiosos por encontrar el bosón de Higgs.

¿De qué estamos hechos?

Bueno, comenzaremos nuestro viaje hacia el microcosmos con una simple pregunta: ¿de qué están hechos los objetos que nos rodean? Nuestro mundo, como un hogar, consta de muchos pequeños ladrillos que, cuando se combinan de una manera especial, crean algo nuevo, no solo apariencia, sino también por sus propiedades. De hecho, si los miras de cerca, puedes encontrar que no hay tantos tipos diferentes de bloques, solo cada vez que se conectan entre sí de diferentes maneras, formando nuevas formas y fenómenos. Cada bloque es una partícula elemental indivisible, que se discutirá en mi historia.

Por ejemplo, tomemos alguna sustancia, que sea el segundo elemento. sistema periódico Mendeleev, gas inerte, helio... Como otras sustancias del Universo, el helio está compuesto por moléculas, que a su vez están formadas por enlaces entre átomos. Pero en este caso, para nosotros, el helio es un poco especial, porque consta de un solo átomo.

¿De qué está hecho un átomo?

El átomo de helio, a su vez, está formado por dos neutrones y dos protones que forman un núcleo atómico alrededor del cual giran dos electrones. Lo más interesante es que aquí es absolutamente indivisible sólo electrón.

Momento interesante del mundo cuántico

Cómo menos la masa de una partícula elemental, la más se lleva a cabo. Es por esta razón que los electrones, que son 2000 veces más ligeros que un protón, ocupan mucho más espacio en comparación con el núcleo de un átomo.

Los neutrones y protones pertenecen al grupo de los llamados hadrones(partículas sujetas a interacciones fuertes), o para ser más precisos, bariones.

Los hadrones se pueden dividir en grupos

• Bariones, que constan de tres quarks
• Mesones, que constan de un par: partícula-antipartícula

El neutrón, como su nombre lo indica, tiene carga neutra y se puede dividir en dos quarks abajo y uno arriba. Un protón, una partícula cargada positivamente, se divide en un quark down y dos quarks up.

Sí, sí, no bromeo, realmente se llaman arriba y abajo. Parecería que si descubrimos los quarks up y down, e incluso el electrón, podemos usarlos para describir todo el Universo. Pero esta afirmación estaría muy lejos de la verdad.

El principal problema es que las partículas deben interactuar de alguna manera entre sí. Si el mundo consistiera solo en esta trinidad (neutrones, protones y electrones), entonces las partículas simplemente volarían a través de las infinitas extensiones del espacio y nunca se reunirían en formaciones más grandes, como los hadrones.

Fermiones y bosones

Hace bastante tiempo, los científicos idearon una forma conveniente y lacónica de representación de partículas elementales, llamada modelo estándar. Resulta que todas las partículas elementales están divididas por fermiones, de la que se compone toda la materia, y bosones que llevan diferentes tipos de interacciones entre fermiones.

La diferencia entre estos grupos es muy clara. El hecho es que para sobrevivir de acuerdo con las leyes del mundo cuántico, los fermiones necesitan algo de espacio, mientras que sus colegas, los bosones, pueden vivir fácilmente en billones uno encima del otro.

Fermiones

Un grupo de fermiones, como ya se mencionó, crea materia visible a nuestro alrededor. Todo lo que vemos y dónde lo crean los fermiones. Los fermiones se dividen en quarks interactuando fuertemente entre sí y atrapados dentro de partículas más complejas como hadrones, y leptones que existen libremente en el espacio independientemente de sus semejantes.

Quarks se dividen en dos grupos.

• Tipo superior. Los quarks de tipo superior, con una carga de +23, incluyen: quarks top, encantados y verdaderos
• Tipo inferior. Los quarks de tipo down, con una carga de -13, incluyen: quarks down, extraños y adorables

Verdaderos y adorables son los quarks más grandes, y la parte superior e inferior son los más pequeños. Por qué los quarks recibieron nombres tan inusuales, o, más correctamente, "sabores", sigue siendo un tema de controversia para los científicos.

Leptones también se dividen en dos grupos.

• El primer grupo, con una carga de "-1", incluye: un electrón, un muón (partícula más pesada) y una partícula tau (la más masiva)
• El segundo grupo, con carga neutra, contiene: neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tau

El neutrino es una pequeña partícula de materia, que es casi imposible de detectar. Su carga es siempre 0.

Surge la pregunta de si los físicos no encontrarán varias generaciones más de partículas que serán incluso más masivas que las anteriores. Es difícil responderla, pero los teóricos creen que las generaciones de leptones y quarks se limitan a tres.

¿No encuentras similitudes? Tanto los quarks como los leptones se dividen en dos grupos, que se diferencian entre sí en el cargo por unidad? Pero más sobre eso más adelante ...

Bosones

Sin ellos, los fermiones volarían en una corriente continua a través del universo. Pero al intercambiar bosones, los fermiones se comunican entre sí algún tipo de interacción. Los propios bosones no interactúan entre sí.

La interacción transmitida por los bosones es:

• Electromagnético, las partículas son fotones. La luz se transmite a través de estas partículas sin masa.
• Fuerte nuclear, las partículas son gluones. Con su ayuda, los quarks del núcleo atómico no se descomponen en partículas separadas.
• Débil nuclear, las partículas son bosones W y Z. Con su ayuda, los fermiones se transfieren por masa, energía y pueden transformarse entre sí.
• Gravitacional , partículas - gravitones... El poder es extremadamente débil en la escala del microcosmos. Se vuelve visible solo en cuerpos supermasivos.

Cláusula gravitacional.
La existencia de gravitones aún no se ha confirmado experimentalmente. Existen solo como una versión teórica. En el modelo estándar, en la mayoría de los casos no se consideran.

Eso es todo, el modelo estándar está ensamblado.

Los problemas acaban de empezar

A pesar de la muy buena representación de las partículas en el diagrama, quedan dos preguntas. ¿De dónde obtienen las partículas su masa y qué es? bosón de Higgs, que se destaca del resto de bosones.

Para comprender la idea de aplicar el bosón de Higgs, debemos recurrir a la teoría cuántica de campos. Discurso lenguaje sencillo, se puede argumentar que el mundo entero, el Universo entero, no está formado por las partículas más pequeñas, sino por muchos campos diferentes: gluones, quarks, electrónicos, electromagnéticos, etc. Todos estos campos están constantemente sujetos a ligeras fluctuaciones. Pero percibimos las más fuertes de ellas como partículas elementales. Y esta tesis es muy controvertida. Desde el punto de vista del dualismo partícula-onda, un mismo objeto del micromundo en Diferentes situaciones se comporta como una onda, luego como una partícula elemental, depende sólo de cómo le resulte más conveniente a un físico que observa el proceso simular la situación.

Campo de Higgs

Resulta que hay un llamado campo de Higgs, cuyo valor medio no quiere tender a cero. Como resultado, este campo intenta tomar algún valor constante distinto de cero en todo el Universo. El campo constituye un fondo omnipresente y constante, como resultado de las fuertes fluctuaciones de las que aparece el bosón de Higgs.
Y es gracias al campo de Higgs que las partículas están dotadas de masa.
La masa de una partícula elemental depende de la fuerza con la que interactúa con el campo de Higgs. volando constantemente en su interior.
Y es precisamente por el Bosón de Higgs, o más bien por su campo, que el Modelo Estándar tiene tantos grupos de partículas similares. El campo de Higgs obligó a producir muchas partículas adicionales, como los neutrinos.

Resultados

De lo que he estado hablando es de la comprensión más superficial de la naturaleza del Modelo Estándar y por qué necesitamos el Bosón de Higgs. Algunos científicos aún esperan profundamente que la partícula encontrada en 2012 y similar al bosón de Higgs en el LHC sea solo un error estadístico. Después de todo, el campo de Higgs rompe muchas de las hermosas simetrías de la naturaleza, haciendo que los cálculos de los físicos sean más confusos.
Algunos incluso creen que el modelo estándar está viviendo su últimos años por su imperfección. Pero esto no ha sido probado experimentalmente, y el modelo estándar de partículas elementales sigue siendo un modelo funcional del genio del pensamiento humano.

El modelo estándar de partículas elementales se considera el mayor logro de la física en la segunda mitad del siglo XX. Pero, ¿qué hay más allá de eso?

El Modelo Estándar (SM) de partículas elementales, basado en la simetría de calibre, es la magnífica creación de Murray Gell-Mann, Sheldon Glashow, Steven Weinberg, Abdus Salam y toda una galaxia de científicos brillantes. El SM describe perfectamente las interacciones entre quarks y leptones a distancias del orden de 10-17 m (1% del diámetro del protón), que se pueden estudiar en aceleradores modernos. Sin embargo, ya comienza a patinar a distancias de 10-18 my, además, no avanza hacia la codiciada escala de Planck de 10-35 m.

Se cree que aquí es donde todas las interacciones fundamentales se fusionan en la unidad cuántica. SM será sustituido algún día por una teoría más completa, que, muy probablemente, tampoco se convertirá en la última y definitiva. Los científicos están tratando de encontrar un reemplazo para el modelo estándar. Muchos creen que nueva teoría se construirá ampliando la lista de simetrías que forman la base del SM. Uno de los enfoques más prometedores para resolver este problema se estableció no solo sin tener en cuenta los problemas del SM, sino incluso antes de su creación.

Partículas que obedecen a las estadísticas de Fermi-Dirac (fermiones con espín medio entero) y Bose-Einstein (bosones con espín entero). En un pozo de energía, todos los bosones pueden ocupar el mismo nivel de energía más bajo, formando un condensado de Bose-Einstein. Los fermiones obedecen al principio de exclusión de Pauli y, por lo tanto, dos partículas con los mismos números cuánticos (en particular, espines unidireccionales) no pueden ocupar el mismo nivel de energía.

Una mezcla de opuestos

A finales de la década de 1960, Yuri Golfand, investigador principal del departamento teórico de FIAN, sugirió a su estudiante graduado Evgeny Likhtman generalizar el aparato matemático utilizado para describir las simetrías del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. teoría especial relatividad (espacio de Minkowski).

Lichtman descubrió que estas simetrías se pueden combinar con las simetrías intrínsecas de los campos cuánticos con espines distintos de cero. En este caso, se forman familias (multipletes) que unen partículas con la misma masa y con espines enteros y medio enteros (es decir, bosones y fermiones). Esto era nuevo e incomprensible, ya que ambos obedecen diferentes tipos estadística cuántica. Los bosones pueden acumularse en el mismo estado y los fermiones siguen el principio de Pauli, que prohíbe estrictamente incluso los emparejamientos de este tipo. Por lo tanto, la aparición de multipletes bosón-fermiónicos parecía un exótico matemático, sin relación con la física real. Así se percibió en FIAN. Más adelante en sus "Memorias", Andrei Sakharov calificó la unificación de bosones y fermiones como una gran idea, pero en ese momento no le pareció interesante.

Más allá del estándar

¿Dónde están las fronteras del SM? “El modelo estándar concuerda con casi todos los datos de los aceleradores de alta energía. - explica el investigador principal del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia de Ciencias de Rusia Sergei Troitsky. - Sin embargo, los resultados de los experimentos, que indican la presencia de masa en dos tipos de neutrinos, y posiblemente en los tres, no encajan completamente en su marco. Este hecho significa que el SM necesita ser ampliado, y en cuál, nadie lo sabe realmente. Los datos astrofísicos también indican que el SM está incompleto. La materia oscura, que representa más de una quinta parte de la masa del Universo, está formada por partículas pesadas que no encajan en el SM. Por cierto, sería más preciso llamar a esta materia no oscura, sino transparente, ya que no solo no emite luz, sino que tampoco la absorbe. Además, el SM no explica la ausencia casi completa de antimateria en el universo observable ".
También hay objeciones estéticas. Como señala Sergei Troitsky, el SM está organizado de manera muy fea. Contiene 19 parámetros numéricos que se determinan experimentalmente y, desde el punto de vista del sentido común, adquieren valores muy exóticos. Por ejemplo, la media del vacío del campo de Higgs, que es responsable de las masas de partículas elementales, es 240 GeV. No está claro por qué este parámetro es 1017 veces menor que el parámetro que determina la interacción gravitacional. Me gustaría tener una teoría más completa que permita determinar esta relación a partir de algunos principios generales.
El SM no explica la enorme diferencia entre las masas de los quarks más ligeros, de los que se componen los protones y neutrones, y la masa del quark top, que supera los 170 GeV (de lo contrario, no es diferente del quark u, que es casi 10 mil veces más ligero). Aún no está claro de dónde provienen las partículas aparentemente idénticas con masas tan diferentes.

Likhtman defendió su disertación en 1971 y luego fue a VINITI y casi abandonó la física teórica. Golfand fue despedido de FIAN debido a las reducciones de personal y durante mucho tiempo no pudo encontrar trabajo. Sin embargo, los empleados del Instituto Ucraniano de Física y Tecnología, Dmitry Volkov y Vladimir Akulov, también descubrieron la simetría entre bosones y fermiones e incluso la usaron para describir neutrinos. Es cierto que ni los moscovitas ni los ciudadanos de Kharkiv ganaron laureles en ese momento. Solo en 1989 Golfand y Likhtman recibieron el Premio de la Academia de Ciencias de la URSS de física teórica que lleva el nombre de I.E. Tamm. En 2009, Vladimir Akulov (ahora enseña física en el Technical College de la City University de Nueva York) y Dmitry Volkov (póstumamente) recibieron el Premio Nacional de Ucrania de Investigación Científica.

Las partículas elementales del Modelo Estándar se dividen en bosones y fermiones según el tipo de estadística. Las partículas compuestas (hadrones) pueden obedecer las estadísticas de Bose-Einstein (que incluyen mesones, kaones, piones) o las estadísticas de Fermi-Dirac (bariones, protones, neutrones).

El nacimiento de la supersimetría

En Occidente, las mezclas de estados bosónicos y fermiónicos aparecieron por primera vez en la teoría emergente, que representa las partículas elementales no como objetos puntuales, sino como vibraciones de cuerdas cuánticas unidimensionales.

En 1971, se construyó un modelo en el que se combinaba un par de vibraciones fermiónicas con cada vibración bosónica. Es cierto que este modelo no funcionó en el espacio tetradimensional de Minkowski, sino en el espacio-tiempo bidimensional de las teorías de cuerdas. Sin embargo, ya en 1973, el austriaco Julius Wess y el italiano Bruno Zumino informaron al CERN (y un año después publicaron un artículo) sobre un modelo supersimétrico tetradimensional con un bosón y un fermión. No pretendió describir partículas elementales, pero demostró las capacidades de la supersimetría utilizando un ejemplo ilustrativo y extremadamente físico. Pronto, estos mismos científicos demostraron que la simetría que descubrieron era una versión extendida de la simetría de Golfand y Lichtman. Entonces resultó que en el transcurso de tres años, tres pares de físicos descubrieron independientemente la supersimetría en el espacio de Minkowski.

Los resultados de Wess y Zumino impulsaron el desarrollo de teorías con mezclas bosónico-fermiónicas. Debido a que estas teorías asocian las simetrías de gauge con las simetrías del espacio-tiempo, se las llamó supergauge y luego supersimétricas. Predicen la existencia de muchas partículas, ninguna de las cuales ha sido descubierta todavía. Entonces supersimetría el mundo real sigue siendo hipotético. Pero incluso si existe, no puede ser estricto, de lo contrario, los electrones habrían cargado a los parientes bosónicos con exactamente la misma masa, que podría detectarse fácilmente. Queda por asumir que las parejas supersimétricas de las partículas conocidas son extremadamente masivas, y esto solo es posible si se rompe la supersimetría.

La ideología supersimétrica entró en vigor a mediados de la década de 1970, cuando ya existía el Modelo Estándar. Naturalmente, los físicos comenzaron a construir sus extensiones supersimétricas, es decir, a introducir en él simetrías entre bosones y fermiones. La primera versión realista del modelo estándar supersimétrico, llamado Modelo Estándar Mínimo Supersimétrico (MSSM), fue propuesta por Howard Georgie y Savas Dimopoulos en 1981. De hecho, este es el mismo modelo estándar con todas sus simetrías, pero cada partícula se complementa con un socio cuyo espín difiere de su espín en ½: un bosón a un fermión y un fermión a un bosón.

Por lo tanto, todas las interacciones del SM permanecen en su lugar, pero se enriquecen con las interacciones de las nuevas partículas con las viejas y entre sí. Más tarde, aparecieron versiones supersimétricas más complejas del SM. Todos ellos comparan las partículas ya conocidas con los mismos socios, pero explican la ruptura de la supersimetría de diferentes maneras.

Partículas y superpartículas

Los nombres de los supercompañeros de fermiones se construyen usando el prefijo "c" - seelectron, smuon, squark. Las supercompañeras de los bosones adquieren la terminación "ino": fotón - fotino, gluón - gluino, bosón Z - zino, bosón W - vino, bosón de Higgs - Higgsino.

El giro de la supercompañera de cualquier partícula (con la excepción del bosón de Higgs) es siempre ½ menor que su propio giro. En consecuencia, las parejas de un electrón, los quarks y otros fermiones (y, naturalmente, sus antipartículas también) tienen un espín cero, y las parejas de un fotón y los bosones vectoriales con espín unitario tienen la mitad. Esto se debe al hecho de que el número de estados de una partícula es mayor, mayor es su giro. Por lo tanto, reemplazar la resta por la suma crearía súper socios redundantes.

Izquierda - Modelo estándar (SM) de partículas elementales: fermiones (quarks, leptones) y bosones (portadores de interacciones). A la derecha están sus supercompañeros en el Modelo Estándar Mínimo Supersimétrico, MSSM: bosones (squarks, sleptons) y fermiones (supercompañeros de portadores de interacción). Los cinco bosones de Higgs (indicados por un símbolo azul en el diagrama) también tienen sus súper socios: los cinco Higgsino.

Tomemos un electrón como ejemplo. Puede estar en dos estados: en uno, su giro se dirige en paralelo al momento, en el otro es antiparalelo. Desde el punto de vista del SM, se trata de partículas diferentes, ya que no participan por igual en interacciones débiles. Una partícula con un espín unitario y una masa distinta de cero puede estar en tres estados diferentes (como dicen los físicos, tiene tres grados de libertad) y, por lo tanto, no es adecuada para un electrón como socio. La única salida es asignar a cada uno de los estados de electrones un supercompañero con spin cero y considerar estos electrones como partículas diferentes.

Las supercompañeras de los bosones del modelo estándar son un poco más complicadas. Dado que la masa de un fotón es igual a cero, entonces con una unidad de giro no tiene tres, sino dos grados de libertad. Por lo tanto, se puede comparar fácilmente con photino, un supercompañero con medio espín, que, como un electrón, tiene dos grados de libertad. Los gluinos aparecen de la misma forma. La situación con Higgs es más complicada. El MSSM tiene dos dobletes de bosones de Higgs, que corresponden a cuatro supercompañeras: dos Higgsinos neutrales y dos con carga opuesta. Los neutros se mezclan de diferentes maneras con fotino y zino y forman un cuádruple de partículas físicamente observables con el nombre común de neutralino. Mezclas similares con un nombre extraño para el oído ruso chargino (en inglés - chargino) forman supercompañeras de bosones W positivos y negativos y un par de Higgs cargados.

La situación con los supercompañeros de los neutrinos también tiene sus propias particularidades. Si esta partícula no tuviera masa, su giro siempre sería opuesto al momento. Por lo tanto, se podría esperar que un neutrino sin masa tuviera un único socio escalar. Sin embargo, los neutrinos reales todavía no carecen de masa. Es posible que también existan neutrinos con momentos y espines paralelos, pero son muy pesados ​​y aún no se han detectado. Si esto es cierto, entonces cada tipo de neutrino tiene su propio supercompañero.

Según Gordon Kane, profesor de física en la Universidad de Michigan, el mecanismo más universal para romper la supersimetría está asociado con la gravedad.

Sin embargo, la magnitud de su contribución a las masas de superpartículas aún no se ha aclarado y las estimaciones de los teóricos son contradictorias. Además, no es el único. Por lo tanto, el Modelo Estándar Supersimétrico Próximo al Mínimo, NMSSM, introduce dos bosones de Higgs más, que agregan sus propias adiciones a la masa de superpartículas (y también aumenta el número de neutralinos de cuatro a cinco). Esta situación, señala Kane, multiplica dramáticamente el número de parámetros incrustados en las teorías supersimétricas.

Incluso una expansión mínima del modelo estándar requiere alrededor de cien parámetros adicionales. Esto no debería ser una sorpresa, ya que todas estas teorías introducen muchas partículas nuevas. A medida que surjan modelos más completos y consistentes, el número de parámetros debería disminuir. Tan pronto como los detectores del Gran Colisionador de Hadrones capturen superpartículas, los nuevos modelos no tardarán en llegar.

Jerarquía de partículas

Las teorías supersimétricas eliminan una serie de debilidades en el modelo estándar. El profesor Kane pone en primer lugar el rompecabezas del bosón de Higgs, llamado problema de jerarquía..

Esta partícula gana masa en el curso de la interacción con leptones y quarks (al igual que ellos mismos ganan masa en interacción con el campo de Higgs). En el SM, las contribuciones de estas partículas están representadas por series divergentes con sumas infinitas. Es cierto que las contribuciones de bosones y fermiones han diferentes signos y, en principio, pueden extinguirse casi por completo entre sí. Sin embargo, tal extinción debería ser casi ideal, ya que ahora se sabe que la masa de Higgs es de solo 125 GeV. Esto no es imposible, pero es muy poco probable.

Esto está bien para las teorías supersimétricas. Con supersimetría exacta, las contribuciones de las partículas ordinarias y sus supercompañeras deberían anularse completamente entre sí. Dado que se viola la supersimetría, la compensación es incompleta y el bosón de Higgs adquiere una masa finita y, lo más importante, calculable. Si las masas de las supercompañeras no son demasiado grandes, debería medirse en cien o doscientos GeV, lo cual es cierto. Como señala Kane, los físicos comenzaron a tomarse en serio la supersimetría cuando se demostró que resolvía el problema de la jerarquía.

Las posibilidades de la supersimetría no terminan ahí. Se sigue del SM que, en la región de energías muy altas, las interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas, aunque tienen aproximadamente la misma fuerza, nunca se unen. Y en modelos supersimétricos a energías del orden de 1016 GeV, tal unificación tiene lugar y parece mucho más natural. Estos modelos también ofrecen una solución al problema de la materia oscura. Cuando las superpartículas se descomponen, generan tanto superpartículas como partículas ordinarias, por supuesto, de menor masa. Sin embargo, la supersimetría, a diferencia de SM, permite la rápida desintegración de un protón, lo que, afortunadamente, no ocurre realmente.

Protón, y con él todo el mundo se puede salvar asumiendo que el número cuántico R-paridad se conserva en procesos que involucran superpartículas, que para partículas ordinarias es igual a uno, y para supercompañeras, menos uno. En este caso, la superpartícula más ligera debe ser completamente estable (y eléctricamente neutra). Por definición, no puede descomponerse en superpartículas, y la conservación de la paridad R prohíbe que se descomponga en partículas. La materia oscura puede estar compuesta por las partículas que aparecieron inmediatamente después del Big Bang y escaparon de la aniquilación mutua.

Esperando experimentos

“Poco antes del descubrimiento del bosón de Higgs basado en la teoría M (la versión más avanzada de la teoría de cuerdas), se predijo su masa con un error de solo el dos por ciento. - dice el profesor Kane. - También se calcularon las masas de los electrones, smuons y squarks, que resultaron ser demasiado grandes para los aceleradores modernos, del orden de varias decenas de TeV. Los supercompañeros del fotón, gluón y otros bosones gauge son mucho más ligeros y, por lo tanto, existe la posibilidad de encontrarlos en el LHC ".

Por supuesto, la exactitud de estos cálculos no está garantizada por nada: la teoría M es un asunto delicado. Y, sin embargo, ¿es posible detectar rastros de superpartículas en aceleradores? “Las superpartículas masivas deberían descomponerse inmediatamente después del nacimiento. Estas desintegraciones se producen en el contexto de las desintegraciones de las partículas ordinarias y es muy difícil distinguirlas sin ambigüedades ”, explica Dmitry Kazakov, investigador jefe del Laboratorio de Física Teórica del JINR en Dubna. - Sería ideal que las superpartículas se manifestaran de una forma única que no se pueda confundir con ninguna otra cosa, pero la teoría no lo predice.

Tenemos que analizar muchos procesos diferentes y buscar entre ellos aquellos que no están completamente explicados por el Modelo Estándar. Estas búsquedas aún no se han coronado con el éxito, pero ya tenemos límites en las masas de súper socios. Aquellos de ellos que participan en interacciones fuertes deben extraer al menos 1 TeV, mientras que las masas de otras superpartículas pueden variar entre decenas y cientos de GeV.

En noviembre de 2012, en un simposio en Kioto, se informaron los resultados de experimentos en el LHC, durante los cuales, por primera vez, fue posible registrar de manera confiable una desintegración muy rara de un mesón Bs en un muón y un anti-muón. Su probabilidad es de aproximadamente tres mil millonésimas, lo que está de acuerdo con las predicciones de CM. Dado que la probabilidad esperada de esta desintegración, calculada sobre la base del MSSM, puede resultar varias veces mayor, algunos decidieron que la supersimetría había terminado.

Sin embargo, esta probabilidad depende de varios parámetros desconocidos, que pueden hacer contribuciones tanto grandes como pequeñas al resultado final; todavía hay muchas dudas aquí. Por lo tanto, no sucedió nada terrible y los rumores sobre la desaparición de MSSM son muy exagerados. Pero esto no significa que sea invulnerable. El LHC aún no está funcionando poder completo, lo alcanzará solo en dos años, cuando la energía de los protones se lleve a 14 TeV. Y si entonces no hay manifestaciones de superpartículas, lo más probable es que el MSSM muera de muerte natural y llegará el momento de nuevos modelos supersimétricos.

Números de Grassmann y supergravedad

Incluso antes de la creación del MSSM, la supersimetría se combinó con la gravedad. La aplicación repetida de transformaciones que conectan bosones y fermiones mueve la partícula en el espacio-tiempo. Esto nos permite conectar supersimetrías y deformaciones de la métrica espacio-tiempo, que, según la teoría general de la relatividad, es la causa de la gravitación. Cuando los físicos se dieron cuenta de esto, comenzaron a construir generalizaciones supersimétricas de la relatividad general, que se denominan supergravedad. Esta área de la física teórica se está desarrollando activamente ahora.
Al mismo tiempo, resultó que las teorías supersimétricas necesitaban números exóticos, inventados en el siglo XIX por el matemático alemán Hermann Gunter Grassmann. Se pueden sumar y restar como de costumbre, pero el producto de tales números cambia de signo cuando se reordenan los factores (por lo tanto, el cuadrado y, en general, cualquier potencia entera del número de Grassmann es igual a cero). Naturalmente, las funciones de tales números no se pueden diferenciar e integrar de acuerdo con las reglas estándar. Análisis matemático, se necesitan técnicas completamente diferentes. Y, afortunadamente para las teorías supersimétricas, ya se han encontrado. Fueron inventados en la década de 1960 por el destacado matemático soviético de la Universidad Estatal de Moscú, Felix Berezin, quien creó una nueva dirección: las supermatemáticas.

Sin embargo, existe otra estrategia que no está relacionada con el LHC. Mientras el colisionador de electrones y positrones LEP trabajaba en el CERN, buscaban la más ligera de las superpartículas cargadas, cuyas desintegraciones deberían dar lugar a las superpartículas más ligeras. Estas partículas precursoras son más fáciles de detectar porque están cargadas y el supercompañero más ligero es neutral. Los experimentos en LEP han demostrado que la masa de tales partículas no excede los 104 GeV. Estos no son muchos, pero son difíciles de detectar en el LHC debido al alto fondo. Por lo tanto, ahora ha comenzado un movimiento para construir un colisionador electrón-positrón superpoderoso para su búsqueda. Pero este es un coche muy caro y ciertamente no se fabricará pronto ”.

Cierre y apertura

Sin embargo, según Mikhail Shifman, profesor de física teórica en la Universidad de Minnesota, la masa medida del bosón de Higgs es demasiado grande para el MSSM, y lo más probable es que este modelo ya esté cerrado:

“Es cierto que están tratando de salvarlo con la ayuda de varios complementos, pero son tan poco elegantes que tienen pocas posibilidades de éxito. Es posible que funcionen otras extensiones, pero aún se desconoce cuándo y cómo. Pero esta pregunta va más allá de la ciencia pura. La financiación actual para la física de altas energías se basa en la esperanza de descubrir algo realmente nuevo en el LHC. Si esto no sucede, se recortarán los fondos y no habrá suficiente dinero para construir una nueva generación de aceleradores, sin los cuales esta ciencia no puede desarrollarse realmente ". Así que las teorías supersimétricas siguen siendo prometedoras, pero no pueden esperar al veredicto de los experimentadores.