Эксперименты на коллайдере не подтвердили теорию, но работа продолжается
Главная задача физики элементарных частиц на сегодняшний день – поиск частиц, предсказанных теорией суперсимметрии, объясняющую большую часть физических явлений, не вписывающихся в стандартную модель. Недавно были опубликованы первые результаты экспериментов, проводившихся на Большом Адронном Коллайдере (БАК) с целью поиска явления суперсимметрии. Отчет, появившийся в журнале Physical Review Letters и содержащий информацию по столкновениям с энергией 7 ТэВ, стал результатом совместной работы сотен ученых по всему миру в течение десятилетий. Опубликованные данные не дали доказательства существования суперсимметрии, но и не опровергли надежду на ее обнаружение при помощи БАК.
Стандартная модель в физике элементарных частиц в свое время позволила объяснить множество явлений, но вряд ли кто-то может утверждать, что это итоговая теория. Она не объясняет, например, наличия массы, а также присутствие во Вселенной темной материи и энергии или преобладания вещества над антивеществом. Одновременно стандартная модель не включает в себя квантовую теорию силы тяжести. Среди множества теорий, лежащих за рамками стандартной модели, несколько предполагают возможность поиска их следов в реальном мире. Теория суперсимметрии – одна из них. По-сути, теория суперсимметрии предсказывает наличие ненаблюдаемой симметрии между фермионами и бозонами. Например, все кварки и лептоны имеют свои «бозонные» отражения, обычно называемые «с-кварками» и «с-лептонами». И эти «с-частицы» могут быть обнаружены при помощи высокоэнергетических столкновений в Большом Адронном Коллайдере (БАК). Помимо предсказания нескольких новых частиц, теория суперсимметрии предлагает решения для ряда проблем стандартной модели.
Экспериментальные ограничения БАК и ряд предположений из теории позволяют сузить множество параметров, при которых следует «охотиться» за новыми частицами. Например, космологические модели темной материи предполагают поиск слабо взаимодействующей частицы в массовом диапазоне 100 ГэВ/с2. Эксперименты, проводившиеся ранее на других ускорителях, позволили предположить, что массы большинства более тяжелых «с-частиц» будут превышать сотни ГэВ. С другой стороны, теория суперсимметрии не предполагает для них массы много больше нескольких ТэВ. Таким образом, Большой Адронный Колайдер покрывает то самое окно возможных параметров, которое необходимо для поиска подтверждений суперсимметрии.
В 2010 году стартовали эксперименты по высокоэнергетическим протон-протонным столкновениям. На экспериментах были задействованы энергии в 3,5 раза превышающие параметры предыдущих попыток. Стоит отметить, что литература предлагает множество путей для проверки теории суперсимметрии, но для начала экспериментаторы сосредоточились на одной наиболее изученной ветви, так называемой теории минимальной супергравитации, предлагающей унификацию теории тяготения.
К сожалению, пока полученные данные целиком укладываются в стандартную модель физики элементарных частиц. Искомые частицы не были обнаружены ни при столкновениях с энергией 400 ГэВ, ни с 700 ГэВ, ни при больших энергиях. Но впереди новые эксперименты и дальнейшее увеличение энергии столкновений.
