En física de partículas , la supersimetría ( SUSY ) es una relación conjeturada entre dos clases básicas de partículas elementales : bosones , que tienen un espín de valor entero , y fermiones , que tienen un espín de valor medio entero. [1] [2] Un tipo de simetría del espacio-tiempo , la supersimetría es un posible candidato para la física de partículas no descubierta , y algunos físicos la ven como una elegante solución a muchos problemas actuales en física de partículas si se confirma que es correcta, lo que podría resolver varias áreas donde las teorías actuales se cree que están incompletos. Una extensión supersimétrica de laEl modelo estándar podría resolver los principales problemas de jerarquía dentro de la teoría de gauge , al garantizar que las divergencias cuadráticas de todos los órdenes se cancelarán en la teoría de perturbaciones .
En supersimetría, cada partícula de un grupo tendría una partícula asociada en el otro, conocida como su supercompañera , cuyo giro difiere en un medio entero. Estas supercompañeras serían partículas nuevas y no descubiertas; por ejemplo, habría una partícula llamada "selectron" (electrón supercompañero), un socio bosónico del electrón . En las teorías de supersimetría más simples, con supersimetría perfectamente " ininterrumpida ", cada par de supercompañeras compartiría la misma masa y números cuánticos internos además del espín. Dado que se espera encontrar estas "supercompañeras" utilizando el equipo actual, si existe supersimetría, entonces consiste en una simetría rota espontáneamente , lo que permite que las supercompañeras difieran en masa. [3] [4] [5] La supersimetría rota espontáneamente podría resolver muchos problemas en la física de partículas , incluido el problema de la jerarquía .
No hay evidencia experimental de que la supersimetría sea correcta, o si otras extensiones de los modelos actuales podrían ser más precisas o no. Es solo desde alrededor de 2010 que los aceleradores de partículas diseñados específicamente para estudiar la física más allá del Modelo Estándar se han vuelto operativos (es decir, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC)), y no se sabe exactamente dónde buscar, ni las energías requeridas para una búsqueda exitosa. .
Las principales razones por las que algunos físicos apoyan la supersimetría es que se sabe que las teorías actuales son incompletas y sus limitaciones están bien establecidas, y la supersimetría podría ser una solución atractiva para algunas de las principales preocupaciones. [6] [7]
Motivaciones
La confirmación directa implicaría la producción de supercompañeros en experimentos de colisionadores, como el Gran Colisionador de Hadrones . Las primeras pruebas del LHC no encontraron partículas previamente desconocidas aparte del bosón de Higgs, que ya se sospechaba que existía como parte del Modelo Estándar y, por lo tanto, no hay evidencia de supersimetría. [6] [7]
Los métodos indirectos incluyen la búsqueda de un momento dipolar eléctrico permanente (EDM) en las partículas conocidas del Modelo Estándar, que puede surgir cuando la partícula del Modelo Estándar interactúa con las partículas supersimétricas. La mejor restricción actual sobre el momento dipolar eléctrico del electrón lo sitúa en un valor inferior a 10-28 e · cm, equivalente a una sensibilidad a la nueva física en la escala TeV y que coincide con la de los mejores colisionadores de partículas actuales. [8] Un EDM permanente en cualquier partícula fundamental apunta hacia la violación del tiempo que infringe la física y, por lo tanto, también la violación de la simetría CP mediante el teorema CPT . Estos experimentos de electroerosión también son mucho más escalables que los aceleradores de partículas convencionales y ofrecen una alternativa práctica para detectar la física más allá del modelo estándar, ya que los experimentos con aceleradores se vuelven cada vez más costosos y complicados de mantener. El mejor límite actual para la electroerosión por electrones ya ha alcanzado una sensibilidad para descartar las llamadas versiones "ingenuas" de la supersimetría. [9]
Estos hallazgos decepcionaron a muchos físicos, que creían que la supersimetría (y otras teorías que se basaban en ella) eran, con mucho, las teorías más prometedoras para la "nueva" física, y esperaban signos de resultados inesperados a partir de estas pruebas. [10] [11] El ex partidario entusiasta Mikhail Shifman llegó a instar a la comunidad teórica a buscar nuevas ideas y aceptar que la supersimetría era una teoría fallida. [12] Esta opinión no es universalmente aceptada con algunos investigadores sugiriendo que esta crisis de " naturalidad " fue prematura porque varios cálculos eran demasiado optimistas sobre los límites de masas que permitirían una solución basada en supersimetría. [13] [14]
Para conciliar la falta de evidencia experimental para SUSY, algunos investigadores sugieren que el panorama de la teoría de cuerdas podría tener una influencia estadística de la ley de potencia en términos suaves de ruptura de SUSY a valores grandes (dependiendo del número de campos de ruptura de SUSY del sector oculto que contribuyen a los términos suaves) . [15] Si esto se combina con un requisito antrópico de que las contribuciones a la escala débil no excedan un factor entre 2 y 5 de su valor medido (como argumentan Agrawal et al. [16] ), entonces la masa de Higgs se eleva a la proximidad de 125 GeV, mientras que la mayoría de las partículas se extraen a valores más allá del alcance actual del LHC. [17] Se produce una excepción para los higgsinos que ganan masa no por la rotura de SUSY sino por cualquier mecanismo que resuelva el problema de SUSY mu. La producción de pares de higgsino ligeros en asociación con la radiación de chorro de estado inicial fuerte conduce a un dileptón de signo opuesto suave más chorro más señal de energía transversal faltante. [18] Tal exceso parece estar apareciendo en los datos actuales del Atlas con 139 fb -1 de luminosidad integrada. [19]
Beneficios prospectivos
Existen numerosas motivaciones fenomenológicas para la supersimetría cercanas a la escala electrodébil, así como motivaciones técnicas para la supersimetría en cualquier escala.
El problema de la jerarquía
La supersimetría cercana a la escala electrodébil resuelve el problema de jerarquía que aflige al modelo estándar . [20] En el modelo estándar, la escala electrodébil recibe enormes correcciones cuánticas a escala de Planck . La jerarquía observada entre la escala electrodébil y la escala de Planck debe lograrse con un ajuste fino extraordinario . En una teoría supersimétrica , por otro lado, las correcciones cuánticas a escala de Planck se cancelan entre socios y supercompañeros (debido a un signo menos asociado con bucles fermiónicos). La jerarquía entre la escala electrodébil y la escala de Planck se logra de manera natural , sin un ajuste fino extraordinario.
Unificación de acoplamiento de calibre
La idea de que los grupos de simetría de gauge se unifican a alta energía se llama teoría de la gran unificación . En el modelo estándar, sin embargo, los acoplamientos débil , fuerte y electromagnético no logran unificarse a alta energía. En una teoría de supersimetría, el funcionamiento de los acoplamientos de los manómetros se modifica y se logra una unificación precisa de alta energía de los acoplamientos de los manómetros. El funcionamiento modificado también proporciona un mecanismo natural para romper la simetría electrodébil radiativa .
Materia oscura
La supersimetría a escala TeV (aumentada con una simetría discreta) generalmente proporciona una partícula de materia oscura candidata a una escala de masa consistente con los cálculos de abundancia de reliquias térmicas. [21] [22]
Otras motivaciones técnicas
La supersimetría también está motivada por soluciones a varios problemas teóricos, para proporcionar en general muchas propiedades matemáticas deseables y para asegurar un comportamiento sensible a altas energías. La teoría de campos cuánticos supersimétricos suele ser mucho más fácil de analizar, ya que muchos más problemas se vuelven matemáticamente manejables. Cuando la supersimetría se impone como simetría local , la teoría de la relatividad general de Einstein se incluye automáticamente y se dice que el resultado es una teoría de la supergravedad . También es una característica necesaria del candidato más popular para una teoría del todo , la teoría de supercuerdas , y una teoría SUSY podría explicar el problema de la inflación cosmológica .
Otra propiedad teóricamente atractiva de la supersimetría es que ofrece la única "escapatoria" al teorema de Coleman-Mandula , que prohíbe que el espacio-tiempo y las simetrías internas se combinen de forma no trivial, para teorías cuánticas de campos como el modelo estándar con supuestos muy generales. El teorema de Haag-Łopuszański-Sohnius demuestra que la supersimetría es la única forma en que el espacio-tiempo y las simetrías internas se pueden combinar de manera consistente. [23]
Historia
Una supersimetría que relaciona mesones y bariones fue propuesta por primera vez, en el contexto de la física hadrónica, por Hironari Miyazawa en 1966. Esta supersimetría no involucraba el espacio-tiempo, es decir, se refería a la simetría interna, y estaba muy rota. El trabajo de Miyazawa fue ignorado en gran parte en ese momento. [24] [25] [26] [27]
JL Gervais y B. Sakita (en 1971), [28] Yu. A. Golfand y EP Likhtman (también en 1971), y DV Volkov y VP Akulov (1972), [29] [ cita completa necesaria ] redescubrieron independientemente la supersimetría en el contexto de la teoría cuántica de campos , un tipo radicalmente nuevo de simetría del espacio-tiempo y campos fundamentales, que establece una relación entre partículas elementales de diferente naturaleza cuántica, bosones y fermiones, y unifica el espacio-tiempo y las simetrías internas de los fenómenos microscópicos. La supersimetría con una estructura graduada algebraica de Lie consistente en la que se basó directamente el redescubrimiento de Gervais-Sakita surgió por primera vez en 1971 [30] en el contexto de una versión temprana de la teoría de cuerdas de Pierre Ramond , John H. Schwarz y André Neveu .
Finalmente, Julius Wess y Bruno Zumino (en 1974) [31] identificaron los rasgos característicos de renormalización de las teorías de campo supersimétricas de cuatro dimensiones, que las identificaron como QFT notables, y ellos y Abdus Salam y sus colegas investigadores introdujeron las primeras aplicaciones de la física de partículas. La estructura matemática de la supersimetría ( superalgebras graduadas de Lie ) se ha aplicado posteriormente con éxito a otros temas de la física, que van desde la física nuclear , [32] [33] fenómenos críticos , [34] mecánica cuántica a la física estadística . Sigue siendo una parte vital de muchas teorías de la física propuestas.
La primera versión supersimétrica realista del Modelo Estándar fue propuesta en 1977 por Pierre Fayet y se conoce como el Modelo Estándar Mínimo Supersimétrico o MSSM para abreviar. Se propuso resolver, entre otras cosas, el problema de la jerarquía .
Aplicaciones
Ampliación de posibles grupos de simetría
Una razón por la que los físicos exploraron la supersimetría es porque ofrece una extensión a las simetrías más familiares de la teoría cuántica de campos. Estas simetrías se agrupan en el grupo de Poincaré y las simetrías internas y el teorema de Coleman-Mandula mostró que bajo ciertos supuestos, las simetrías de la matriz S deben ser un producto directo del grupo de Poincaré con un grupo de simetría interno compacto o si no lo hay cualquier espacio de masa , el grupo conforme con un grupo compacto de simetría interna. En 1971, Golfand y Likhtman fueron los primeros en demostrar que el álgebra de Poincaré se puede ampliar mediante la introducción de cuatro generadores de espinor anticonmutación (en cuatro dimensiones), que más tarde se conocieron como supercargas. En 1975, el teorema de Haag-Łopuszański-Sohnius analizó todas las superalgebras posibles en la forma general, incluidas aquellas con un número extendido de supergeneradores y cargas centrales . Este álgebra superpoincaré ampliada allanó el camino para obtener una clase muy grande e importante de teorías de campo supersimétricas.
El álgebra de supersimetría
Las simetrías tradicionales de la física son generadas por objetos que se transforman por las representaciones tensoriales del grupo de Poincaré y las simetrías internas. Las supersimetrías, sin embargo, son generadas por objetos que se transforman por las representaciones de espín . Según el teorema de la estadística de espín , los campos bosónicos se conmutan mientras que los campos fermiónicos se anticonmutan . La combinación de los dos tipos de campos en un solo álgebra requiere la introducción de una clasificación Z 2 bajo la cual los bosones son los elementos pares y los fermiones son los elementos impares. Tal álgebra se llama superalgebra de Lie .
La extensión supersimétrica más simple del álgebra de Poincaré es el álgebra Super-Poincaré . Expresado en términos de dos espinores de Weyl , tiene la siguiente relación anti-conmutación :
y todas las demás relaciones anti-conmutación entre Qs y relaciones de conmutación entre Qs y Ps desaparecen. En la expresión anterior P μ = - i ∂ μ son los generadores de traducción y σ μ son las matrices de Pauli .
Hay representaciones de una superalgebra de Lie que son análogas a las representaciones de un álgebra de Lie. Cada álgebra de Lie tiene un grupo de Lie asociado y una superalgebra de Lie a veces puede extenderse a representaciones de un supergrupo de Lie .
El modelo estándar supersimétrico
La incorporación de la supersimetría en el modelo estándar requiere duplicar el número de partículas, ya que no hay forma de que ninguna de las partículas en el modelo estándar pueda ser supercompañera entre sí. Con la adición de nuevas partículas, hay muchas posibles interacciones nuevas. El modelo supersimétrico más simple posible consistente con el Modelo Estándar es el Modelo Estándar Mínimo Supersimétrico (MSSM) que puede incluir las nuevas partículas adicionales necesarias que pueden ser supercompañeras de las del Modelo Estándar .
Una de las principales motivaciones de SUSY proviene de las contribuciones cuadráticamente divergentes a la masa de Higgs al cuadrado. Las interacciones de la mecánica cuántica del bosón de Higgs provocan una gran renormalización de la masa de Higgs y, a menos que haya una cancelación accidental, el tamaño natural de la masa de Higgs es la mayor escala posible. Este problema se conoce como problema de jerarquía . La supersimetría reduce el tamaño de las correcciones cuánticas al tener cancelaciones automáticas entre las interacciones de Higgs fermiónicas y bosónicas. Si la supersimetría se restaura en la escala débil, entonces la masa de Higgs está relacionada con la ruptura de la supersimetría que puede ser inducida por pequeños efectos no perturbadores que explican las escalas enormemente diferentes en las interacciones débiles y las interacciones gravitacionales.
En muchos modelos estándar supersimétricos hay una partícula estable pesada (como neutralino ) que podría servir como candidata a materia oscura de partícula masiva de interacción débil (WIMP) . La existencia de un candidato materia oscura supersimétrico se relaciona estrechamente a R-paridad .
El paradigma estándar para incorporar la supersimetría en una teoría realista es que la dinámica subyacente de la teoría sea supersimétrica, pero el estado fundamental de la teoría no respeta la simetría y la supersimetría se rompe espontáneamente . La ruptura de la supersimetría no puede ser realizada de forma permanente por las partículas del MSSM como aparecen actualmente. Esto significa que hay un nuevo sector de la teoría responsable de la ruptura. La única limitación de este nuevo sector es que debe romper la supersimetría de forma permanente y debe dar masas de escala de TeV a las superpartículas. Hay muchos modelos que pueden hacer esto y la mayoría de sus detalles no importan. Para parametrizar las características relevantes de la ruptura de supersimetría, se agregan a la teoría términos arbitrarios de ruptura suave de SUSY que rompen temporalmente SUSY explícitamente, pero que nunca podrían surgir de una teoría completa de ruptura de supersimetría.
Unificación de acoplamiento de calibre
La supersimetría puede proporcionar unificación de acoplamiento de calibre. La evolución del grupo de renormalización de las tres constantes de acoplamiento de calibre del modelo estándar es algo sensible al contenido actual de partículas de la teoría. Estas constantes de acoplamiento no se encuentran del todo juntas en una escala de energía común si ejecutamos el grupo de renormalización usando el Modelo Estándar . [35] [36] Después de incorporar SUSY mínimo, la convergencia conjunta de las constantes de acoplamiento se proyecta en aproximadamente 10 16 GeV . [35]
Mecánica cuántica supersimétrica
La mecánica cuántica supersimétrica agrega la superalgebra SUSY a la mecánica cuántica en oposición a la teoría cuántica de campos . La mecánica cuántica supersimétrica a menudo se vuelve relevante cuando se estudia la dinámica de los solitones supersimétricos , y debido a la naturaleza simplificada de tener campos que son solo funciones del tiempo (en lugar del espacio-tiempo), se ha avanzado mucho en este tema y es ahora se estudia por derecho propio.
La mecánica cuántica de SUSY implica pares de hamiltonianos que comparten una relación matemática particular, que se denominan hamiltonianos asociados . (Los términos de energía potencial que ocurren en los hamiltonianos se conocen entonces como potenciales asociados ). Un teorema introductorio muestra que para cada estado propio de un hamiltoniano, su hamiltoniano asociado tiene un estado propio correspondiente con la misma energía. Este hecho puede aprovecharse para deducir muchas propiedades del espectro de estados propios. Es análogo a la descripción original de SUSY, que se refería a bosones y fermiones. Podemos imaginar un "hamiltoniano bosónico", cuyos estados propios son los diversos bosones de nuestra teoría. El socio SUSY de este hamiltoniano sería "fermiónico", y sus estados propios serían los fermiones de la teoría. Cada bosón tendría un socio fermiónico de igual energía.
Supersimetría en la física de la materia condensada
Los conceptos de SUSY han proporcionado extensiones útiles a la aproximación WKB . Además, SUSY se ha aplicado a sistemas promediados por desorden tanto cuánticos como no cuánticos (a través de la mecánica estadística ), siendo la ecuación de Fokker-Planck un ejemplo de una teoría no cuántica. La 'supersimetría' en todos estos sistemas surge del hecho de que uno está modelando una partícula y, como tal, las 'estadísticas' no importan. El uso del método de supersimetría proporciona una alternativa matemática rigurosa al truco de la réplica , pero solo en sistemas que no interactúan, que intenta abordar el llamado "problema del denominador" en el promedio del desorden. Para obtener más información sobre las aplicaciones de la supersimetría en la física de la materia condensada, consulte Efetov (1997). [37]
Supersimetría en óptica
Recientemente se descubrió que la óptica integrada [38] proporciona un terreno fértil en el que se pueden explorar ciertas ramificaciones de SUSY en entornos de laboratorio fácilmente accesibles. Haciendo uso de la estructura matemática análoga de la ecuación de Schrödinger de la mecánica cuántica y la ecuación de onda que gobierna la evolución de la luz en entornos unidimensionales, se puede interpretar la distribución del índice de refracción de una estructura como un paisaje potencial en el que se propagan los paquetes de ondas ópticas. De esta manera, se hace posible una nueva clase de estructuras ópticas funcionales con posibles aplicaciones en adaptación de fase , conversión de modo [39] y multiplexación por división de espacio . Las transformaciones SUSY también se han propuesto como una forma de abordar los problemas de dispersión inversa en óptica y como una óptica de transformación unidimensional . [40]
Supersimetría en sistemas dinámicos
Todas las ecuaciones diferenciales estocásticas (parciales), los modelos para todos los tipos de sistemas dinámicos de tiempo continuo, poseen supersimetría topológica. [41] [42] En la representación del operador de evolución estocástica, la supersimetría topológica es la derivada exterior que es conmutativa con el operador de evolución estocástica definido como el retroceso promediado estocásticamente inducido en formas diferenciales por difeomorfismos definidos por SDE del espacio de fase . El sector topológico de la tan emergente teoría supersimétrica de la dinámica estocástica puede reconocerse como la teoría del campo topológico tipo Witten .
El significado de la supersimetría topológica en los sistemas dinámicos es la preservación de la continuidad del espacio de fase: los puntos infinitamente cercanos permanecerán cercanos durante la evolución continua del tiempo incluso en presencia de ruido. Cuando la supersimetría topológica se rompe espontáneamente, esta propiedad se viola en el límite de la evolución temporal infinitamente larga y se puede decir que el modelo exhibe (la generalización estocástica de) el efecto mariposa . Desde una perspectiva más general, la ruptura espontánea de la supersimetría topológica es la esencia teórica del fenómeno dinámico ubicuo conocido como caos , turbulencia , criticidad autoorganizada, etc. El teorema de Goldstone explica el surgimiento asociado del comportamiento dinámico de largo alcance que se manifiesta en sí mismo como ruido 1 / f , efecto mariposa y las estadísticas sin escala de procesos repentinos (instantónicos), como terremotos, neuroavalanchas y erupciones solares, conocidas como la ley de Zipf y la escala de Richter .
Supersimetría en matemáticas
SUSY también se estudia matemáticamente a veces por sus propiedades intrínsecas. Esto se debe a que describe campos complejos que satisfacen una propiedad conocida como holomorfia , que permite calcular exactamente las cantidades holomórficas. Esto hace que los modelos supersimétricos sean útiles como " modelos de juguete " de teorías más realistas. Un buen ejemplo de esto ha sido la demostración de la dualidad S en las teorías de gauge de cuatro dimensiones [43] que intercambian partículas y monopolos .
La demostración del teorema del índice de Atiyah-Singer se simplifica mucho mediante el uso de la mecánica cuántica supersimétrica.
Supersimetría en gravedad cuántica
La supersimetría es parte de la teoría de supercuerdas, una teoría de cuerdas de la gravedad cuántica , aunque en teoría también podría ser un componente de otras teorías de la gravedad cuántica, como la gravedad cuántica de bucles . Para que la teoría de supercuerdas sea consistente, la supersimetría parece ser necesaria en algún nivel (aunque puede ser una simetría fuertemente rota). Si la evidencia experimental confirma la supersimetría en forma de partículas supersimétricas como el neutralino que a menudo se cree que es el supercompañero más ligero , algunas personas creen que esto sería un gran impulso para la teoría de supercuerdas. Dado que la supersimetría es un componente requerido de la teoría de supercuerdas, cualquier supersimetría descubierta sería consistente con la teoría de supercuerdas. Si el Gran Colisionador de Hadrones y otros experimentos importantes de física de partículas no logran detectar parejas supersimétricas, muchas versiones de la teoría de supercuerdas que habían predicho ciertas supercompañeras de baja masa para partículas existentes pueden necesitar ser revisadas significativamente.
Supersimetría general
La supersimetría aparece en muchos contextos relacionados de la física teórica. Es posible tener múltiples supersimetrías y también tener dimensiones extra supersimétricas.
Supersimetría extendida
Es posible tener más de un tipo de transformación de supersimetría. Las teorías con más de una transformación supersimétrica se conocen como teorías supersimétricas extendidas . Cuanto más supersimetría tenga una teoría, más restringidos serán el contenido del campo y las interacciones. Normalmente, el número de copias de una supersimetría es una potencia de 2 (1, 2, 4, 8 ...). En cuatro dimensiones, un espinor tiene cuatro grados de libertad y, por lo tanto, el número mínimo de generadores de supersimetría es cuatro en cuatro dimensiones y tener ocho copias de supersimetría significa que hay 32 generadores de supersimetría.
El número máximo posible de generadores de supersimetría es 32. Las teorías con más de 32 generadores de supersimetría tienen automáticamente campos sin masa con espín mayor que 2. No se sabe cómo hacer que los campos sin masa con espín mayor que dos interactúen, por lo que el número máximo de generadores de supersimetría considerado es 32. Esto se debe al teorema de Weinberg-Witten . Esto corresponde a una teoría de supersimetría N = 8 [ aclaración necesaria ] . Las teorías con 32 supersimetrías tienen automáticamente un gravitón .
Para cuatro dimensiones existen las siguientes teorías, con los multipletes correspondientes [44] (CPT agrega una copia, siempre que no sean invariantes bajo tal simetría):
N = 1 Multiplete quiral (0, 1 / 2 ) Multiplete de vector ( 1 / 2 , 1) Multiplete Gravitino (1, 3 / 2 ) Multiplete de gravitón ( 3 / 2 , 2) N = 2 Hypermultiplet (- 1 / 2 , 0 2 , 1 / 2 ) Multiplete de vector (0, 1 / 2 2 , 1) Multiplete de supergravedad (1, 3 / 2 2 , 2) N = 4 Multiplete de vector (−1, - 1 / 2 4 , 0 6 , 1 / 2 4 , 1) Multiplete de supergravedad (0, 1 / 2 4 , 1 6 , 3 / 2 4 , 2) N = 8 Multiplete de supergravedad (−2, - 3 / 2 8 , −1 28 , - 1 / 2 56 , 0 70 , 1 / 2 56 , 1 28 , 3 / 2 8 , 2)
Supersimetría en números alternos de dimensiones
Es posible tener supersimetría en dimensiones distintas de cuatro. Debido a que las propiedades de los espinores cambian drásticamente entre diferentes dimensiones, cada dimensión tiene su característica. En d dimensiones, el tamaño de los espinores es aproximadamente 2 d / 2 o 2 ( d - 1) / 2 . Dado que el número máximo de supersimetrías es 32, el mayor número de dimensiones en las que puede existir una teoría supersimétrica es once. [ cita requerida ]
Supersimetría fraccional
La supersimetría fraccional es una generalización de la noción de supersimetría en la que la cantidad mínima positiva de espín no tiene por qué ser 1 / 2 , pero puede ser una arbitraria 1 / N para el valor de número entero de N . Tal generalización es posible en dos o menosdimensiones espaciotemporales .
Estado actual
Los modelos supersimétricos están limitados por una variedad de experimentos, que incluyen mediciones de observables de baja energía, por ejemplo, el momento magnético anómalo del muón en Fermilab ; los experimentos de detección directa y medición de densidad de materia oscura WMAP , por ejemplo, XENON -100 y LUX ; y mediante experimentos de colisionador de partículas, incluida la física B , la fenomenología de Higgs y la búsqueda directa de supercompañeras (espartículas), en el Gran Colisionador de Electrones y Positrones , Tevatron y el LHC . De hecho, el CERN afirma públicamente que si la supersimetría "es correcta, las partículas supersimétricas deberían aparecer en colisiones en el LHC". [45]
Históricamente, los límites más estrictos provenían de la producción directa en colisionadores. Los primeros límites de masa para squarks y gluinos se establecieron en el CERN mediante el experimento UA1 y el experimento UA2 en el Super Proton Synchrotron . Más tarde, LEP estableció límites muy fuertes, [46] que en 2006 fueron extendidos por el experimento D0 en el Tevatron. [47] [48] De 2003 a 2015, de WMAP y Planck 's de materia oscura modelos supersimetría mediciones de la densidad han fuertemente restringidos, los cuales, si se explican materia oscura, tienen que ser sintonizado para invocar un mecanismo particular para reducir suficientemente la neutralino densidad.
Antes del comienzo del LHC, en 2009, los ajustes de los datos disponibles a CMSSM y NUHM1 indicaban que los squarks y los gluinos eran más propensos a tener masas en el rango de 500 a 800 GeV, aunque se permitían valores tan altos como 2.5 TeV con bajas probabilidades. . Se esperaba que los neutralinos y los sleptones fueran bastante livianos, con el neutralino más liviano y el stau más liviano con mayor probabilidad de encontrarse entre 100 y 150 GeV. [49]
La primera ejecución del LHC no encontró evidencia de supersimetría y, como resultado, superó los límites experimentales existentes del Gran Colisionador de Electrones-Positrones y Tevatron y excluyó parcialmente los rangos esperados antes mencionados. [50]
En 2011-12, el LHC descubrió un bosón de Higgs con una masa de aproximadamente 125 GeV y con acoplamientos a fermiones y bosones que son consistentes con el Modelo Estándar . El MSSM predice que la masa del bosón de Higgs más ligero no debería ser mucho mayor que la masa del bosón Z y, en ausencia de un ajuste fino (con la escala de ruptura de supersimetría del orden de 1 TeV), no debería exceder 135 GeV. [51]
El resultado del LHC parece problemático para el modelo supersimétrico mínimo, ya que el valor de 125 GeV es relativamente grande para el modelo y solo se puede lograr con grandes correcciones de bucle radiativo de escuadras superiores , que muchos teóricos consideran "antinaturales" (ver naturalidad ( física) y puesta a punto ). [52] Algunos investigadores buscan reconciliar la situación actual con el concepto de "naturalidad fibrosa", [53] donde la masa de Higgs se tira a través de efectos de paisaje de cuerdas de hasta 125 GeV y masas de espartículas tiradas más allá del alcance actual del LHC.
Ver también
- Anyon
- Modelo estándar supersimétrico próximo al mínimo
- Grupo cuántico
- Supersimetría dividida
- Sobrealimentar
- Supercampo
- Supergeometría
- Supergravedad
- Supergrupo
- Supercompañero
- Superespacio
- Supersimetría superdividida
- Teoría del calibre supersimétrico
- Teoremas de no normalización de supersimetría
- Modelo de Wess – Zumino
Referencias
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Otras lecturas
- La página de supersimetría y supergravedad en String Theory Wiki enumera más libros y reseñas.
Introducciones teóricas, gratis y online
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enlaces externos
- ¿Qué implican los resultados actuales del LHC (mediados de agosto de 2011) sobre la supersimetría? Matt Strassler
- Documentos de búsqueda de supersimetría del experimento ATLAS
- Documentos de búsqueda de supersimetría del experimento CMS
- "La oscilación de las partículas sacude la supersimetría" , revista Cosmos , septiembre de 2006
- Los resultados del LHC ponen la teoría de la supersimetría 'sobre el terreno' BBC news 27/8/2011
- SUSY se queda sin escondites BBC news 12/11/2012
- "¿Supersimetría en óptica?" . skullsinthestars.com . Calaveras en las estrellas. 22 de agosto de 2013 . Consultado el 23 de agosto de 2016 .
Blog