Лоуренс Краусс - Таємниці походження всесвіту

Проте, якщо порушується сама суперсиметрія, квантові корегування скоротяться не повністю. Натомість вони робитимуть внески в маси такого ж порядку, що й розмірність порушення суперсиметрії. Якби вона була порівнювана з розмірністю порушення електрослабкої симетрії, це пояснило б, чому розмірність маси бозона Хіггса є саме такою, якою є. І це також означало б, що на масштабі, нині досліджуваному в LHC, варто очікувати виявлення купи нових частинок – суперсиметричних напарників звичайної матерії.

Це розв’язало б проблему природності, оскільки захистило б маси бозонів Хіггса від можливих квантових корегувань, які могли б збільшити їх до енергетичного масштабу, пов’язаного з Великим об’єднанням. Суперсиметрія уможливила б «природний» великий розрив енергій (та мас) між електрослабким масштабом і масштабом Великого об’єднання.

Те, що суперсиметрія в принципі могла б розв’язати проблему калібрувальної ієрархії (саме під такою назвою вона стала відома), суттєво підвищило котирування її акцій серед фізиків. Вона змусила теоретиків розпочати дослідження реалістичних моделей, які включали в себе порушення суперсиметрії, та інших фізичних наслідків цієї ідеї. Коли вони це зробили, біржова вартість суперсиметрії зашкалила. Адже, якщо врахувати можливість спонтанного порушення суперсиметрії в розрахунках залежності трьох негравітаційних сил від відстані, зненацька сила цих трьох сил починає природним чином сходитися на єдиному, дуже малому лінійному масштабі. Велике об’єднання знову стало можливим!

Моделі, у яких порушується суперсиметрія, мають іще одну привабливу рису. Ще задовго до відкриття правдивого кварка було відзначено, що завдяки своїм взаємодіям з іншими суперсиметричними напарниками він здатен породжувати квантові корегування властивостей частинки Хіггса, які змусять поле Хіггса конденсуватися на масштабі його нині виміряної енергії за умови, що Велике об’єднання відбувається на значно вищому, надважкому масштабі. Коротше кажучи, енергетичний масштаб порушення симетрії електрослабкої взаємодії можна природним чином отримати в рамках теорії, у якій Велике об’єднання відбувається на значно більшому енергетичному масштабі. Коли правдивий кварк було відкрито й він дійсно виявився важким, можливість того, що саме порушення суперсиметрії відповідальне за спостережуваний енергетичний масштаб слабкої взаємодії, стала ще привабливішою.

Утім, усе це має свою ціну. Щоб ця теорія працювала, має бути не один, а два бозони Хіггса. Мало того, збудувавши прискорювач на кшталт LHC, здатний шукати нову фізику в околі електрослабкого масштабу, можна було б очікувати побачити нові суперсиметричні частинки. Нарешті, що досить довго здавалося вельми вбивчим обмеженням, найлегша передбачена цією теорією частинка Хіггса не могла бути занадто важкою, бо інакше цей механізм працювати не буде.

У ході безрезультатних пошуків бозона Хіггса прискорювачі дедалі ближче підходили до теоретичної вищої межі маси найлегшого бозона Хіггса, передбаченого суперсиметричними теоріями. Ця величина становила десь 135 мас протона, а конкретніші значення певною мірою залежали від конкретної моделі. Якби на цьому масштабі бозона Хіггса виявити не вдалося, це свідчило б про те, що весь цей галас навколо суперсиметрії був лише галасом.

Що ж, сталося по-іншому. Виявлений у LHC бозон Хіггса мав масу, приблизно рівну 125 масам протона. Схоже, до великого синтезу було рукою подати.

На сьогодні відповідь… не така однозначна. Якщо нові суперсиметричні напарники звичайних частинок дійсно існують, їхні сигнатури мали б бути настільки помітні в даних, зібраних LHC, що багато хто з нас був переконаний, що LHC має значно більше шансів відкрити суперсиметрію, аніж бозон Хіггса. Сталося не так, як гадалося. Ситуація вже починає виглядати неприємно. Обмеження знизу, які тепер можна накладати на маси суперсиметричних партнерів звичайної матерії, стають дедалі вищими. Якщо вони стануть аж занадто високими, вийде, що масштаб порушення суперсиметрії не може бути близьким до електрослабкого масштабу, і з багатьма привабливими рисами порушення суперсиметрії в плані розв’язання проблеми калібрувальної ієрархії доведеться розпрощатися.

Проте ситуація ще не безнадійна, і LHC був запущений знову, цього разу з більшою енергією. Може статися, що впродовж року, який мине між написанням цих слів і виходом десятого накладу цієї книги, суперсиметричні частинки буде відкрито.