Supersymetria: możliwe duchowe połączenie między cząsteczkami

Każdy, kto studiował podstawową naukę, wie o atomie: podstawowym składniku materii, jaki znamy. Wszyscy razem z naszą planetą, Układem Słonecznym, gwiazdami i galaktykami, jesteśmy zbudowani z atomów. Ale same atomy zbudowane są ze znacznie mniejszych jednostek zwanych „cząsteczkami subatomowymi” - elektronami, protonami i neutronami. Badanie tych i innych cząstek subatomowych nazywa się "Fizyka cząsteczek" badanie natury i interakcji między tymi cząsteczkami, które tworzą materię i promieniowanie.

Jednym z najnowszych tematów w badaniach fizyki cząstek jest „supersymetria”, która podobnie jak struna teoria, wykorzystuje modele jednowymiarowych łańcuchów zamiast cząstek, aby pomóc wyjaśnić pewne zjawiska, które wciąż nie są dobrze zrozumiane. Teoria mówi, że na początku wszechświata, kiedy powstawały podstawowe cząstki, powstała równa liczba tak zwanych „supercząstek” lub „superpartnerów”. Chociaż ten pomysł nie został jeszcze udowodniony, fizycy go wykorzystują instrumenty takie jak Wielki Zderzacz Hadronów

Cząstki subatomowe nie są najmniejszymi jednostkami materii. Składają się z jeszcze drobniejszych podziałów zwanych cząstkami elementarnymi, które sami fizycy uważają za wzbudzanie pól kwantowych. W fizyce pola to regiony, w których na każdy obszar lub punkt ma wpływ siła, taka jak grawitacja lub elektromagnetyzm. „Kwant” odnosi się do najmniejszej ilości jakiegokolwiek fizycznego bytu, który bierze udział w interakcjach z innymi bytami lub jest pod wpływem sił. Energia elektronu w atomie jest kwantowana. Lekka cząstka, zwana fotonem, jest pojedynczą kwantem światła. Pole mechanika kwantowa lub fizyka kwantowa jest studium tych jednostek i jak wpływają na nie prawa fizyczne. Albo pomyśl o tym jak o badaniu bardzo małych pól i jednostek dyskretnych oraz o tym, jak wpływają na nie siły fizyczne.

Wszystkie znane cząstki, w tym cząstki subatomowe, i ich interakcje opisano za pomocą teoria zwana modelem standardowym. Ma 61 cząstek elementarnych, które można łączyć w celu utworzenia cząstek kompozytowych. Nie jest to jeszcze pełny opis natury, ale wystarcza, aby fizyka cząstek mogła spróbować i rozumiem podstawowe zasady dotyczące tworzenia materii, szczególnie na początku wszechświat.

Model standardowy opisuje trzy z czterech podstawowych sił we wszechświecie: siła elektromagnetyczna (która zajmuje się interakcjami między naładowanymi elektrycznie cząsteczkami), słaba siła (który zajmuje się interakcją między cząstkami subatomowymi, która powoduje rozpad radioaktywny), oraz silna siła (która utrzymuje cząstki razem na krótkich odległościach). To nie wyjaśnia siła grawitacji. Jak wspomniano powyżej, opisuje również 61 znanych dotychczas cząstek.

Badanie najmniejszych cząstek i sił, które na nie wpływają i rządzą nimi, doprowadziło fizyków do idei supersymetrii. Utrzymuje, że wszystkie cząstki we wszechświecie są podzielone na dwie grupy: bozony (które są podzielone na bozony cechowania i jeden bozon skalarny) i fermiony (które zostają sklasyfikowane jako kwarki i antykwarki, leptyny i anty-leptyny oraz ich różne „pokolenia”). Hadrony są kompozytami wielu kwarków. Teoria supersymetrii zakłada, że ​​istnieje związek między tymi wszystkimi typami cząstek i podtypami. Na przykład supersymetria mówi, że dla każdego bozonu musi istnieć fermion, lub, dla każdego elektronu, sugeruje, że istnieje superpartner zwany „selektorem” i odwrotnie. Te superpartnerzy są ze sobą w jakiś sposób połączone.

Supersymetria jest elegancką teorią, a jeśli okaże się, że jest prawdą, posunęłaby się daleko w kierunku pomocy fizycy w pełni wyjaśniają elementy budulcowe materii w Modelu Standardowym i wprowadzają grawitację do zagięcie. Jak dotąd jednak cząstki superpartnera nie zostały wykryte w eksperymentach z wykorzystaniem Wielki Zderzacz Hadronów. To nie znaczy, że nie istnieją, ale nie zostały jeszcze wykryte. Może także pomóc fizykom cząstek ustalić masę bardzo podstawowej cząsteczki subatomowej: bozonu Higgsa (który jest przejawem coś o nazwie Pole Higgsa). Jest to cząsteczka, która nadaje całej materii swoją masę, dlatego należy ją dokładnie zrozumieć.

Koncepcja supersymetrii, choć niezwykle złożona, jest w swej istocie sposobem na głębsze zagłębienie się w podstawowe cząstki tworzące wszechświat. Podczas gdy fizycy cząstek uważają, że znaleźli bardzo podstawowe jednostki materii w świecie subatomowym, wciąż są daleko od ich pełnego zrozumienia. Badania nad naturą cząstek subatomowych i ich ewentualnych superpartnerów będą kontynuowane.

Supersymetria może również pomóc fizykom zbliżyć się do celu natura ciemnej materii. Jest to (jak dotąd) niewidzialna forma materii, którą można wykryć pośrednio przez jej efekt grawitacyjny na zwykłą materię. Mogłoby się okazać, że te same cząstki poszukiwane w badaniach supersymetrii mogą mieć wskazówkę dotyczącą natury ciemnej materii.