Πού είναι η SUSY;

Σύμφωνα με την περίφημη θεωρία της υπερσυμμετρίας, η οποία για συντομία αποκαλείται συχνά και SUSY (από το Super - Symmetry), σε κάθε ένα από τα γνωστά σωματίδια αντιστοιχεί κι ένα υπερσωματίδιο. Αυτή η απλή ιδέα μπορεί να λύσει ένα σωρό από τα προβλήματα της σύγχρονης φυσικής, όπως την προέλευση της σκοτεινής ύλης ή να εξηγήσει τη μάζα του μποζονίου Higgs.

Στα τελευταία στοιχεία από τον επιταχυντή σωματιδίων LHC στο ευρωπαϊκό πυρηνικό κέντρο ερευνών CERN δεν κρύβονται ενδείξεις για υπερσυμμετρικά σωματίδια. Αν και η αποτυχία εύρεσής τους θέτει νέα, υψηλότερα όρια για την περιοχή ενεργειών που μπορεί να βρίσκονται, τα υπερσωματίδια παραμένουν άφαντα.

Σύμφωνα με την περίφημη θεωρία της υπερσυμμετρίας, η οποία για συντομία αποκαλείται συχνά και SUSY (από το Super - Symmetry), σε κάθε ένα από τα γνωστά σωματίδια αντιστοιχεί κι ένα υπερσωματίδιο. Αυτή η απλή ιδέα μπορεί να λύσει ένα σωρό από τα προβλήματα της σύγχρονης φυσικής, όπως την προέλευση της σκοτεινής ύλης, να εξηγήσει τη μάζα του μποζονίου Higgs, ή να βοηθήσει στη δημιουργία μιας ενοποιημένης θεωρίας υψηλών ενεργειών, καθώς το Τυπικό Μοντέλο, η «τελευταία λέξη» της σύγχρονης φυσικής, περιγράφει φαινόμενα σχετικά χαμηλών ενεργειών, πολύ κατώτερων της λεγόμενης κλίμακας Πλανκ. Πρόκειται για μια εξαιρετικά κομψή θεωρία, που όμως όσο όμορφη κι αν είναι, πρέπει να επιβεβαιωθεί πειραματικά για να έχει και πρακτική αξία.

Από την υπόθεση πως σε κάθε σωματίδιο αντιστοιχεί κι ένα υπερ - σωματίδιο, προκύπτει ένα εύλογο ερώτημα: Γιατί δεν «βλέπουμε» αυτά τα σωματίδια στον πραγματικό κόσμο; Η απάντηση δίνεται από τη θεωρία: Γιατί η υπερσυμμετρία είναι σπασμένη, τουλάχιστον στις χαμηλές ενέργειες που κυβερνάνε τον καθημερινό κόσμο μας. Υπό προϋποθέσεις όμως, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορούν να την εντοπίσουν δημιουργώντας συνθήκες στις οποίες η συμμετρία είναι άρρηκτη, κι αν δεν το έχουν κάνει μέχρι τώρα ίσως να είναι γιατί ψάχνουν με λάθος τρόπο.

«Δεν υπάρχει μέχρι στιγμή δείγμα υπερσυμμετρίας, αλλά ούτε και τα πειράματα αποκλείουν την ύπαρξή της» λέει ο καθηγητής θεωρητικής φυσικής στο King's College του Λονδίνου και τέως διευθυντής του CERN, John Ellis. «Πολλές έρευνες έψαχναν για απλοποιημένες εκδοχές της, αλλά τα αποτελέσματα δείχνουν πως οι θεωρητικοί πρέπει να σκεφτούν ξανά πώς πρέπει να συνεχίσει η έρευνα στο μέλλον. Ίσως η SUSY να κρύβεται σε κάποια άλλη πειραματική μέθοδο. Ίσως την προσπεράσαμε ήδη στον LHC, ίσως την βρούμε παρακάτω».

Σ' ένα πρόσφατο άρθρο που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο European Journal of Physics C, μια ομάδα φυσικών συμπεριλαμβανομένου και του John Ellis, προχώρησε στον επαναπροσδιορισμό της θεωρητικής μάζας των υπερσυμμετρικών σωματιδίων λαμβάνοντας υπόψη τα νέα στοιχεία από τα πειράματα ATLAS, CMS, LHCb του CERΝ, το πείραμα XENON100 που ψάχνει για σκοτεινή ύλη, αλλά τον προσδιορισμό της μάζας του μποζονίου Higgs, στα 125 GeV. Οι ελπίδες μέχρι πριν λίγο καιρό ήταν πως υπερσυμμετρικά σωματίδια θα είχαν ανακαλυφθεί ήδη από τον πρώτο χρόνο λειτουργίας του «ανανεωμένου» LHC, κάτι που όμως δεν έγινε.

Καθώς όμως υπάρχουν περιθώρια για αύξηση της ενέργειας λειτουργίας του LHC, ώστε να επιταχύνει σωματίδια μέχρι και τα 14 ΤeV (από τα 8 ΤeV που έχει φθάσει σήμερα), κάτι που αναμένεται μέσα στο 2013, υπάρχουν ακόμη πιθανότητες πως θα δούμε ίχνη της υπερσυμμετρίας με τις υπάρχουσες υποδομές. «Αλλιώς χρειαζόμαστε κάποιο εναλλακτικό πειραματικό εργαλείο», καταλήγει ο καθηγητής Ellis. Αν και τα αποτελέσματα δεν είναι προς το παρόν ενθαρρυντικά, υπάρχουν ακόμη πολλοί τρόποι, που ακόμη και έμμεσα, μπορεί να αποδειχθεί πως η υπερσυμμετρία είναι μια αληθινή θεωρία.

και λίγη περισσότερη θεωρία...

Η υπερυμμετρία, είναι μια προτεινόμενη ιδιότητα του σύμπαντος. Η υπερσυμμετρία απαιτεί κάθε τύπος σωματιδίου να έχει ένα αντίστοιχο υπερσυμμετρικό σωματίδιο που ονομάζεται υπερ-σύνροφος. Ο υπερ-σύντροφος είναι ένα βαρύ αντίγραφο του σωματιδίου με μια επιπλέον διαφορά. 'Όλα τα σωματίδια κατατάσσονται είτε ως φερμιόνια είτε ως μποζόνια. Ένα σωματίδιο που ανήκει στη μια κατηγορία έχει έναν υπερ-σύνροφο στην άλλη, πετυχαίνοντας μ'αυτό τον τρόπο να "κλείσουν οι ανοιχτοί λογαριασμοί", να γίνει η φύση πιο συμμετρική. Παραδείγματος χάριν, ο υπερσύντροφος ενός ηλεκτρονιου (φερμιόνιο) ονομάζεται υπερηλεκτρόνιο (μποζόνιο).

Η υπερσυμμετρία περιγράφει έναν μεγαλοπρεπή χορό σωματιδίων του σύμπαντος, μα μπορούμε αυτή τη στιγμή να δούμε μόνο τον ένα παρτενέρ από το ζευγάρι. Το αφανές σωματίδιο μπορεί να είναι η πηγή της μυστηριώδους "σκοτεινής ύλης" στους γαλαξίες. Παρότι οι υπερ-σύνροφοι δεν έχουν ακόμα παρατηρηθεί στη φύση, ίσως να παραχθούν σε επιταχυντές σωματιδίων πάνω στη Γη.

JoAnne Hewett, Stanford Linear Accelerator Center

Πηγή: Ναυτεμπορική  Διαδίκτυο
 http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/60/susy.html