Еще один удар по теории суперсимметрии

На Большом адронном коллайдере обнаружили новые факты в пользу Стандартной модели физики элементарных частиц. В то же время некогда перспективная теория суперсимметрии получила еще один ощутимый удар.

Новые данные, полученные при столкновении ультра высокоскоростных протонов на Большом адронном коллайдере (БАК), указывают на то, что поведение экзотической частицы под названием "красивый кварк" полностью соответствует Стандартной модели. Это серьезный удар по теории суперсимметрии, и еще один факт в пользу стандартной модели.

Предыдущие попытки изучить редкое преобразование красивых кварков в так называемые up-кварки дали противоречивые результаты, что побудило ученых обратиться за пределы Стандартной модели, в том числе и к суперсимметрии. Но, по словам Гая Уилкинсона (Guy Wilkinson), главы эксперимента по поиску красивого кварка, последние наблюдения полностью согласуются со Стандартной моделью и устраняют необходимость в других гипотезах.

Стандартная модель — основная теория, которая объясняет поведение всех фундаментальных частиц, составляющих материю, а также сил, которые управляют ими. Однако модель имеет недостатки: она не объясняет происхождение и поведение темной материи или темной энергии, которые вместе составляют 95% Вселенной. Также она не совместима с общей теорией относительности Эйнштейна, прежде всего в отношении гравитации на субатомном уровне.

Теория суперсимметрии — один из вариантов объяснения этих несоответствий. Эта теория предполагает существование тяжелого "брата" для каждой частицы во Вселенной. Таким образом можно объяснить существование темной материи и темной энергии.

До сих пор никаких доказательств существования суперсимметричных частиц-близнецов не найдено. В то же время эксперименты на БАК обнаруживают частицы, предсказанные Стандартной моделью, в том числе бозон Хиггса. Суперсимметрия предсказывает существование по крайней мере пяти типов бозона Хиггса, но пока найден только один.

По словам Гая Уилкинсона, пока еще рано отказываться от теории суперсимметрии: "Это "многоголовый монстр" с множеством гипотез. Но если в ближайшие пару лет не будет найдено никаких научных фактов в пользу суперсимметрии, количество сторонников теории резко сократится".

Изучение поведения красивого кварка — большая удача, поскольку физики предполагали, что для этого необходимы гораздо большие энергии столкновения протонов, чем может предложить БАК. Кварки являются основными частицами, из которых строятся протоны и нейтроны. Есть шесть типов кварков, наиболее распространенными являются up- и down-кварки, а другие менее распространены: top-кварки, красивые кварки, странные кварки и очарованные кварки.

Красивые кварки гораздо тяжелее up- и down-кварков и, как правило, принимают форму очарованных кварков. Реже красивые кварки превращаются в up-кварки. Команда Уилкинсона впервые измерила, как часто это происходит. Данные полностью совпали с предсказаниями Стандартной модели.