Книга Бытия. Общая история происхождения

Теория предсказывает, что и эта высшая форма симметрии должна была нарушиться в первые мгновения после Большого взрыва. Другими словами, суперсимметричные частицы населяли раскаленную первичную Вселенную в равных пропорциях с обычной материей. Но быстрое охлаждение, вызванное расширением, вызвало вымирание массы. Лишенные возможности выжить, они почти немедленно распались на частицы обычной материи, и сейчас их нигде не осталось.

На самом деле могли быть и исключения. Теория предсказывает, что могли существовать суперсимметричные стабильные частицы, которые не распадаются ни на что. Эти тяжелые частицы, участвующие только в слабых взаимодействиях, могли бы собираться в огромные агломераты с очень сильным гравитационным полем. Если бы это было так, нам стало бы понятно происхождение темной материи, удерживающей как целое галактики и скопления галактик. Эти огромные агломераты стабильных суперсимметричных частиц могли бы быть реликтовым остатком той ранней эпохи, когда суперсимметричная материя доминировала во Вселенной.

Очарование СУСИ – под таким акронимом собраны все суперсимметричные теории (здесь СУ означает “супер”, а СИ – “симметричный”) – состоит еще и в том, что из этих теорий появляется более простой сценарий объединения фундаментальных взаимодействий и в нем также есть особое место для бозона Хиггса. Частица, открытая в 2012 году, может в действительности оказаться лишь первой из целого семейства “супер-Хиггсов”, и тогда суперсимметрия поможет нам лучше понять, откуда берется его масса в 125 ГэВ. Виртуальные суперсимметричные частицы, сооружая вокруг него что-то вроде непробиваемого панциря, защищали бы его от нестабильности, присущей бозону с такой массой из-за квантовых эффектов.

Но для подтверждения теории недостаточно, чтобы она была элегантной и пользовалась популярностью среди физиков-теоретиков. Необходимо также, чтобы эти странные частицы были обнаружены в данных каких-нибудь экспериментов, а этого-то пока и не произошло. Так что может еще выясниться, что эта теория ошибочна. Тем не менее суперсимметричные частицы могут быть и такими тяжелыми, что мы не сумеем их обнаружить даже с помощью Большого адронного коллайдера. В этом случае мы могли бы заметить их присутствие благодаря их виртуальным

эффектам. Сверхмассивные частицы могут витать подобно призракам вокруг известных частиц и воздействовать на них в соответствии с механизмами Стандартной модели. Наши детекторы были бы способны регистрировать возникающие аномалии, давая резонные основания претендовать на “косвенное” открытие новой физики.

Так что охота на суперсимметрию ведется по нескольким направлениям сразу. Увеличение энергии Большого адронного коллайдера, выросшей к 2015 году до 13 ТэВ, дает надежду на поимку этих массивных частиц, которым до сих пор удавалось от всех успешно ускользать. В настоящее время родственников бозона Хиггса ищут в области энергий, уже исследованных для скалярных полей Стандартной модели. Но сделанного до сих пор недостаточно, потому что ищутся частицы с сильно отличающимися характеристиками. Представители суперсимметричной родни бозона Хиггса рождаются и распадаются особым образом, для них нужно разработать специальную стратегию. Кроме того, для их поиска нужен большой объем данных, так как это должны быть частицы, которые сложнее произвести и которые реже регистрируются.

Независимо от всего этого продолжаются исследования и самого бозона Хиггса с энергией 125 ГэВ. Стандартная модель предсказывает все его характеристики с большой точностью. Все, что мы пока видели, точно совпадает с предсказаниями, но наша точность сильно ограничивается малым количеством частиц, которые нам удается производить и отслеживать. В большинстве процессов распада неопределенность наших измерений еще слишком велика, чтобы заметить аномалии, предсказываемые СУСИ.

На Большом адронном коллайдере продолжается систематическая терпеливая работа и проводятся точные измерения. Ученые не обходят вниманием ни единой возможности обнаружить намек на суперсимметрию в тайной надежде, что недавно открытый бозон Хиггса послужит своего рода порталом в новую физику и что его появление в 2012 году было лишь первым звеном в длинной цепи открытий.

Ускорители будущего

Физика переживает время глубочайшей трансформации. Сейчас, когда нашлась последняя недостающая частица, Стандартная модель может считаться построенной. Но именно в момент ее наивысшего триумфа все прекрасно отдают себе отчет в том, что список явлений, которым теория не дает никакого объяснения, настолько длинен, что это вызывает недоумение.

По-прежнему неясна точная динамика инфляции, не удается последовательно провести объединение всех фундаментальных взаимодействий, включая гравитацию. Совершенно неизвестны механизмы, которые привели к исчезновению антиматерии, не говоря уж о явлениях, способных объяснить темную материю и темную энергию.