초대칭이란 무엇입니까?

과속 탄환보다 빠르다! 기관차보다 강력합니다! 한 번에 고층 빌딩을 뛰어 넘을 수 있습니다! 물론 그것은 초대칭입니다. (SUSY, 더 귀엽고 시크릿 한 성격을 선호한다면) 우주에있는 모든 슈퍼 히어로 중에서 초대칭은 우리를 완전한 소멸로부터 구할 수있는 것일 수 있습니다. 악당과 싸우거나 악당을 능가하기 때문이 아니라 우주의 가장 작은 기본 부분이 어떻게 작동하는지 설명 할 수 있기 때문입니다. 우주의 잠금을 해제하고 누가 우리 자신을 방어 할 수 있는지 알고 있습니다.

우리의 영리한 영웅은 누구입니까? 근육질의여 주인공? 음, 스파이더 맨보다 더 겁쟁이 피터 파커 다. 물리학 자들이 두려워하기 시작하는 것은 실제로 다른 틀의 구멍을 메우기 위해 고안된 원칙입니다. Supersymmetry는 마침내 일치를 만났을 수 있으며 Large Hadron Collider 는 마지막 숨을 쉴 수있는 경기장입니다.

먼저 물러서십시오. 표준 모델은 오늘날 물리학 자들이 우주의 기초를 이해하기 위해 사용하는 것입니다. 기본 입자뿐만 아니라 입자와 상호 작용하여 우주를 계속 움직이게하는 네 가지 힘을 정의합니다. 이러한 입자에는 쿼크와 ​​렙톤이 포함됩니다. 쿼크 계열의 양성자와 중성자, 렙톤과 같은 전자와 중성미자에 익숙 할 것입니다. 힘은 강하고 약하며 전자기 및 중력입니다.

표준 모델은 또한 각 힘이 해당 입자 (또는 보손)를 가지고 있다고 말합니다. 서로 boson을 교환함으로써 물질은 서로간에 에너지를 전달할 수 있습니다 [출처 : CERN ]. 그리고 여기 정말 편리한 것이 있습니다. 표준 모델의 모든 입자가 발견되었습니다. 얼마 전에는 Higgs boson을 포함 합니다. Higgs는 더 큰 Higgs 필드를 구성하여 질량을 입자로 전달합니다.

이제 여기 이상한 것이 있습니다. 표준 모델이 정확하다면 힉스 필드가 아 원자 입자에 질량을 부여한다는 의미입니다. 그러나 그것은 질량이 무엇인지를 말하지 않으며 Higgs boson이 왜 가벼울 것인지를 설명하지 않습니다. 다른 표준 모델 입자가 예측 된 방식으로 상호 작용한다면 정말, 정말 무거워 야합니다.

이것이 바로 초대칭이 등장하는 곳입니다. Fermilab의 사람들이 우리에게 상기 시키 듯이, 초대칭은 이론이 아니라 원리입니다. 따라서 다양한 점에서 다른 많은 초대칭 이론이 있음을 의미합니다. 그러나 이들 모두는 물질과 힘을 동일하게 취급하는 초대칭 방정식을 특징으로합니다 [출처 : Fermilab ]. 네, 물질과 힘을 바꿀 수 있습니다.

그 균형 잡힌 행동은 어떻게 될 수 있습니까? Supersymmetry는 Standard Model에 설명 된 모든 입자가 질량이 다른 슈퍼 파트너를 가지고 있다고 말합니다. 따라서 알려진 모든 물질 입자 (또는 fermion )에는 힘 입자 (또는 boson )가 있으며 그 반대도 마찬가지입니다. 전자는 페르미온의 예이고 광자는 보손의 예입니다. 슈퍼 파트너의 가장 유용한 속성 중 하나는 표준 모델이 힉스가 가질 것으로 예측하는 정말, 정말 큰 질량을 실제로 상쇄한다는 것입니다. 힉스를 찾았는데 그다지 방대하지 않았기 때문입니다. 초대칭이 살아 있습니다! 비바 라 초대칭!

어,하지만 당신은 여기에 초대칭과 수퍼 파트너들에게 큰 문제가 있기 때문에 기다려야 할 수도 있습니다. 우리는 그들을 보지 못했습니다. 질량 초대칭이 예측 한 힉스를 찾는 것은 좋지만, 우리는이 모든 수퍼 파트너 입자도 볼 수 있어야합니다. 그리고 몇 년 동안 대형 강 입자 충돌기를 실행 한 후에는 그렇지 않았습니다.

예, 예, 초대칭에 매달리는 것을 정당화하는 것은 약간 어렵습니다. 우리는 이러한 모든 슈퍼 파트너가 존재한다고 가정합니다. 왜냐하면 그들이 있다면 표준 모델이 더 의미가 있기 때문입니다. 나쁜 과학 같죠?

글쎄, 그렇게 빠르지는 않습니다. 초대칭은 힉스 질문 이상의 답을 제공 할 것이며 하나의 솔루션으로 여러 문제를 해결할 수 있다는 것은 과학자들에게 매력적입니다 [출처 : Fermilab ]. 예를 들어, 물리학 자들은 상당한 질량을 감안할 때 은하가 왜 그렇게 빠르게 회전하는지 이해하지 못했기 때문에 문제를 해결하기 위해 새로운 물질 인 암흑 물질 을 상정했습니다 . 그런 다음 그들은 더 큰 문제에 직면했습니다. 만약 암흑 물질이 존재한다면 그것은 세상에서 무엇으로 만들어 졌습니까? 우리는 그것을 본 적이 없었기 때문에 신비한 것들을 구성하는 것이 무엇인지 말할 수 없었습니다. 초대칭은 가장 가벼운 초대칭 입자가 암흑 물질 청구서에 완전히 맞을 것이기 때문에이 문제를 해결합니다.

초대칭이 제공하는 또 다른 혜택은 무엇입니까? 우리가 아 원자 규모로 이해하는 세 가지 힘 (강한 힘, 약한 힘, 전자기력)은 하나의 통합 힘의 일부로 이해 될 수 있습니다. 표준 모델은 힘이 매우 높은 에너지에서 유사하게된다고 말하지만, 초대칭은 세 힘이 단일 에너지에서 통합 될 것이라고 예측합니다 [출처 : Fermilab ]. 자, 이것은 "이미"를 만들기 위해 필요하지 않지만-우리가 말했듯이-물리학 자들은 자연스럽고 우아한 해결책을 좋아합니다. 초대칭은 힘을 통합하는 문제에 관해서 물리학 자들이 갈망하는 일종의 해결책을 만들어 낼 것입니다.

그러나 우리가 그러한 슈퍼 파트너를 찾지 못하면이 모든 것이 소용이 없음을 다시 한번 상기시켜야합니다. 그것들을 찾을 수 없다면 힉스 보손 질량, 암흑 물질 또는 세력의 통합에 대한 설명이 없습니다. 그러나 우리는 싸울 기회를주기 전에 초대칭으로 죽음의 시간을 부르고 있습니다.

거대한 양성자 폭발의 형태로 희망이오고 있기 때문입니다. 맞습니다, 우리의 희망은 2012 년에 힉스 보손의 증거를 찾는 일을 담당했던 입자 가속기 인 대형 강 입자 충돌기에 여전히 있습니다. 그들이 정말로 바랬던 것은 한 무리의 입자를 찾는 것이 었습니다. 좀 더 구체적으로 말하자면, 초대칭이 현실적이라는 것을 이해하도록 이끄는 애매한 수퍼 파트너들입니다.

LHC에서 힉스 (다른 슈퍼 파트너는 아님) 만 찾는 것이 물리학 세계에 약간의 위기를 초래했다고 말하는 것은 과장된 것이 아닙니다. 결국 힉스의 질량이 이해 되기 위해서는 수퍼 파트너 가 거의 같은 지점에서 발견되었을 것입니다 [출처 : Wolchover ]. LHC는 2015 년에 다시 켜지고 더 높은 에너지에서 양성자를 충돌시켜 더 높은 질량에서 슈퍼 파트너를 찾을 수 있기를 바랍니다. 불행히도, 그것은 문제를 완전히 해결하지 못합니다 : 그들이 대량의 슈퍼 파트너를 찾았더라도 슈퍼 대칭의 매우 편리한 효과 (힉 그의 슈퍼 무거운 질량을 상쇄시킬 것임)는 잘 작동하지 않을 것입니다. [출처 : Wolchover ]. 그래서 우리는 다시 한 번 초대칭 틀에 갇혔습니다.

그러나 사람들이 지적했듯이 초대칭은 이론이 아니라 원리입니다. 일부 초대칭 시나리오에서 대형 Hadron Collider는 실험의 한계와 불안정한 입자를 감지 할 수 없기 때문에 수퍼 파트너 를 발견 할 수 없었습니다 [출처 : Wolchover ]. 따라서 초대칭은 아마도 너무 늦었다는 것에 대한 꽤 좋은 변명과 함께 방으로 상당히 빨리 숨을 헐떡 거리는 것이 필요하지만, 아직 문을 닫을 시간은 아닙니다.

저자의 주 : 초대칭이란 무엇입니까?

이 MIA 슈퍼 파트너들은 실제로 일부 물리학 자들을 놀라게하기 시작했습니다. 입자 물리학에는 테스트 가능한 이론이 절실히 필요하기 때문에 우리가 그들을 보지 못했다면 정말 큰 문제가 될 것입니다. 슈퍼 파트너가 없거나 적어도 우리 우주에서 그들을 확인할 방법이 없다면, 우리는 일부 표준 모델 구멍에 대한 다른 테스트 가능한 솔루션을 찾아야 할 것입니다.

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