La teoría de cuerdas: probar la supersimetría
Una de las principales predicción de la teoría de cuerdas es que existe una simetría fundamental entre bosones y fermiones, llamada supersimetría. Para cada uno de Higgs existe un fermión relacionado, y para cada fermión existe un bosón relacionados. (Bosones y fermiones son tipos de partículas con diferentes giros.)
La búsqueda de los desaparecidos spartículas
Bajo la supersimetría, cada partícula tiene una supercompañera. Cada Higgs tiene una supercompañera fermiónica correspondiente, al igual que todos los fermiones tiene una supercompañera bosónico. La convención de nomenclatura es que supercompañeros fermionic terminan en “-ino”, mientras que supercompañeros bosónicas comienzan con una “s”. El descubrimiento de estos supercompañeros es un objetivo importante de la física de alta energía moderna.
El problema es que sin una versión completa de la teoría de cuerdas, los teóricos de cuerdas no saben qué niveles de energía a la vista. Los científicos tendrán que seguir explorando hasta que encuentran supercompañeros y luego trabajar hacia atrás para construir una teoría que contiene los supercompañeros. Esto parece sólo ligeramente mejor que el modelo estándar de la física de partículas, donde las propiedades de las 18 partículas fundamentales tienen que ser introducido a mano.
Además, no parece haber ninguna razón teórica fundamental por qué los científicos no han encontrado todavía supercompañeros. Si la supersimetría hace unificar las fuerzas de la física y resolver el problema de la jerarquía, entonces los científicos esperarían encontrar supercompañeros de baja energía. (La búsqueda del bosón de Higgs ha sido objeto de estas mismas cuestiones en el marco del Modelo Standard durante años. Todavía tiene que ser detectado experimentalmente tampoco).
En lugar de ello, los científicos han explorado rangos de energía en unos pocos cientos de GeV, pero aún no han encontrado ningún supercompañeros. Por lo que el más ligero supercompañera parece ser más pesado que las 17 partículas fundamentales observados. Algunos modelos teóricos predicen que los supercompañeros podrían ser 1.000 veces más pesados que los protones, por lo que su ausencia es comprensible (partículas más pesadas a menudo tienden a ser más inestables y colapsar en partículas de baja energía, si es posible), pero todavía frustrante.
En este momento, el mejor candidato para una forma de encontrar partículas supersimétricas fuera de un acelerador de partículas de alta energía es la idea de que la materia oscura en el universo puede ser en realidad los supercompañeros que faltan.
Video: John Ellis explica la Supersimetría con un dibujo
implicaciones de pruebas de supersimetría
Si existe la supersimetría, a continuación, algunos procesos físicos que se lleva a cabo hace que la simetría a quebrarse espontáneamente a medida que el universo pasa de un estado de alta energía densa en su estado de baja energía actual.
En otras palabras, como el universo se enfrió, los supercompañeros tenían a la decadencia de alguna manera en las partículas que observamos en la actualidad. Si los teóricos pueden modelar este proceso de ruptura de la simetría espontánea en una forma que funcione, puede producir algunas predicciones comprobables.
El problema principal se llama algo la problema de sabor. En el modelo estándar, hay tres sabores (o generaciones) de partículas. Los electrones, muones, y Taus son tres diferentes sabores de leptones.
En el modelo estándar, estas partículas no interactúan directamente entre sí. (Se pueden intercambiar un bosón de calibre, por lo que hay una interacción indirecta.) Los físicos asignar a cada número de partículas en base a su sabor, y estos números son una cantidad conservada en la física cuántica.
El número de electrones, número muón, y los números de tau no cambian, en total, durante una interacción. Un electrón, por ejemplo, se pone un número de electrones positiva pero se pone 0 para ambos números muón y tau.
Debido a esto, un muón (que tiene un número muón positivo, pero un número de electrones de cero) nunca puede decaer en un electrón (con un número positivo de electrones pero un número muón de cero), o viceversa. En el modelo estándar y en la supersimetría, estos números se conservan y están prohibidas las interacciones entre los diferentes sabores de partículas.
Sin embargo, nuestro universo no tiene supersimetría - tiene supersimetría roto. No hay garantía de que la supersimetría roto conservará el número de muones y electrones, y la creación de una teoría de la supersimetría ruptura espontánea que mantiene intacta esta conservación es realmente muy duro. Para tener éxito en él se disponga una hipótesis comprobable, lo que permite soporte experimental de la teoría de cuerdas.