في السنوات ال 100 الماضية، لدينا صورة عن الكون، سواء على المستوى الجزئي أو الكلي على نطاق و، تغيرت بشكل كبير.

درب التبانة في سماء الليل. ( ريتشارد باين)

على نطاق واسع، كنا نظن في البداية كان درب التبانة الكون يحتوي على العديد من النجوم والسدم في هذا الكون، والتي تهيمن عليها ميكانيكا نيوتن. حتى تظهر آينشتاين، هابل وغيرها، واسمحوا لنا أنهم يدركون أن مجرة درب التبانة هي مجرد قطرة في المحيط مئات المليارات من المجرات، ويخضع اتساع الكون قبل النسبية العامة.

تطور الكون. ( ريس تايلور، وجامعة كارديف)

عمر الكون يمكن دائما أن ترجع 13800000000 سنوات، في حين أن قطر الكون المرئي حوالي 92 مليار سنة ضوئية، وهي مليئة المادة العادية (التي تتألف من المسألة، بدلا من المادة المضادة تتكون)، والمادة المظلمة والطاقة المظلمة.

من ناحية أخرى، شهدت فهمنا لنطاق والمجهرية أيضا تغييرا ثوريا.

بور نموذج النيتروجين ذرة. ( 2011 موسوعة بريتانيكا)

في البداية، ونحن نعلم فقط أن الكون يتكون من نواة والإلكترونات والفوتونات، والتفاعلات الأساسية لا يعرفون سوى أن الجاذبية والكهرومغناطيسية (في السنوات الأخيرة من حياته هدف آينشتاين هو توحيد هاتين القوتين). وفي وقت لاحق، لدينا فهم أكثر الأساسي، وأكثر عمقا من أصغر الجسيمات.

في الواقع، وتتكون النواة من البروتونات والنيوترونات، وهؤلاء بدورهم كلا تكوين الكوارك وغلوونس. نحن الآن نعرف أيضا أن هناك نوعين من القوة النووية، واحدة هي القوة النووية القوية، وضعف القوة النووية هو واحد. وهناك أيضا ثلاثة أجيال من الجسيمات الأولية، بما في ذلك اللبتونات والكواركات. ونحن أيضا قد سيطرت على قوة قوية النووية والقوة النووية الضعيفة والكهرومغناطيسية بوزونات مقياس القوة، وبوزون هيغز. كل ذلك معا هو النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات في هذه.

القياسية نموذج: كوارك (الكواركات) واللبتونات (اللبتونات) ما مجموعه ثلاثة أجيال، فهي تدور 1/2 الجسيمات الأولية، مقياس نقل بوسون الجسيمات المتوسطة هو إلى حد كبير التفاعلات (مثل نقل فوتون والقوة الكهرومغناطيسية) ، يدور على أعداد صحيحة. هيغز تدور 0 الجسيمات.

الآن، لدينا النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات والنسبية العامة والنموذج القياسي لعلم الكونيات الحديث. وهذا يعني أن استخدام هذه القوانين التي أنشئت بالفعل الفيزياء، ونحن يمكن أن تفسر كل الظواهر المرئية في الكون. وبعبارة أخرى، من خلال المحاكاة، ويمكننا خلق الكون الظاهري في الكمبيوتر، ولكن أيضا في الكون المادي مع الواقع هي تمييزه.

2 درجة الميدان غالاكسي مسح الانزياح نحو الأحمر (الزرقاء) مراقبة الكون ومحاكاة للألفية (الحمراء) بشكل جيد في خط مع محاكاة للكون. ( 2dF غالاكسي مسح الانزياح نحو الأحمر والألفية المحاكاة)

ومع ذلك، وجدنا أن هناك بعض المشاكل الرئيسية هي أننا لم تفهم بعد، وكذلك غير المبررة. وتشمل هذه القضايا:

• لماذا يهم من المادة المضادة وأكثر من ذلك؟ التماثل بينهما تأتي من؟

• ما هي طبيعة الطاقة المظلمة؟ ما هي طبيعة الحقل أو سبب توسع الكون؟

• ما هي طبيعة المادة المظلمة؟ وهو ناتج عن مجموعة متنوعة من الجزيئات المختلفة أو جزيئات مصنوعة من؟

• ونحن نعلم أن في حالة طاقة عالية جدا، والقوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة يمكن أن تكون موحدة في قوة الكهرباء الضعيفة، في انخفاض الطاقة، ونحن نقول التماثل الكهرضعيفة كسر قوة. ثم القوى الأخرى، مثل القوة النووية القوية أو الجاذبية حتى يمكن توحيد في طاقة أعلى؟

• لماذا معايير الجودة نموذج من الجسيمات الأولية من كتلة بلانك أصغر من ذلك بكثير؟

[ملاحظة: هناك العديد من الثوابت الأساسية في الطبيعة: ثابت الجاذبية (G)، ثابت بلانك (ح)، وسرعة الضوء (ج). وهذه مجموعات مختلفة تعطي الثوابت الوقت، وطول والجودة، وهذه تسمى وحدات بلانك. ]

من الناس حتى حجم مقياس بلانك. ( كلية الفيزياء UNSW)

هذا السؤال الأخير هو الفيزياء ". مشكلة مستوى . "هذا هو ديراك" أعداد كبيرة تفترض "نسخة حديثة من مسألة ديراك هو: لماذا التنافر الكهربائي بين البروتونات اثنين حوالي 38 أوامر من حجم أقوى من قوة الجاذبية بينهما؟

لماذا الكهرباء الضعيفة (منخفض مصريات) وحدة وحجم الطاقة بلانك (منخفض رر) وجود ما يصل الى 17 أوامر من الفرق حجم بين حجم الطاقة.

ويبدو أن ما يمكننا قوله هو أن حراسة فيزياء الجسيمات حقل مستوى. أربع قوى أساسية لسوء القوة، ومستوى من قوية إلى ضعيف (أي من القوة قوية إلى الجاذبية) تتشكل. يتم تشكيل فيزياء مستويات جودة مختلفة، ومستوى أعلى هو كتلة بلانك، والجزء السفلي هو طاقة الفراغ.

نطاق واسع / الطاقة.

إذا كانت كتلة الجسيمات من المبادئ الأساسية للتنبؤ نموذج قياسي، وأنها يجب أن تكون من نوعية كتلة بلانك، وربما في 10GeV الطاقة. (ميكانيكا الكم لديهم ميل غريب لوضع كل الجودة معا سحبت تميل كتلة بلانك). ولكن السؤال هو، وقد والكشف عن أكبر الجسيمات كتلة كتلة بلانك إلى أن تكون صغيرة 10 مرات. على وجه الخصوص، وذلك نظرا الابتدائية الجسيمات كتلة بوزون هيغز، يجب أن تكون نوعيته كبيرة جدا، لأنه يتفاعل مع العديد من الجسيمات.

ص ح ح + X Feinman من FIG. ( أرخايف: 1206،5001)

ونحن نعرف الآن، بوسون هيغز كتلة 125GeV فقط، والتي تختلف من أكثر من عشرة من حيث الحجم مع حجم الطاقة بلانك، بدلا من النظرية تتوقع نفس المستوى في.

لذلك، يجب علينا أن نسأل لماذا كتلة الجسيمات هي أننا الآن مراقبة الجودة، وليس على مقربة من كتلة بلانك؟ واحدة من أكثر حل أنيق هو وجود التماثل إضافية يمكنك تعويض جميع الاشتراكات في النطاق بلانك، والجزيئات كتلة بلانك من جودة منخفضة الكثيرين.

في نظرية سوبر التماثل، يتم التخلص هيغز كتلة مربع الاختلاف. ( يكيميديا كومنز)

هذا هو " التناظر الفائق . "جعلت الفكرة وراء نظرية التناظر الفائق التنبؤ جريئة جدا: كل نموذج قياسي للجسيمات الأولية لديك حالة تعرف باسم الجزيئات شريك فائق من المطابقة، خصائصها بالضبط تقريبا نفس الشيء، إلا أن الشركاء فائق التناظر الفرق تدور مع الجسيم الأصلي .

غادر النموذج القياسي من الجسيمات، والحق للجسيمات التناظر الفائق. ( DESY)

كل الفرميونات (مثل الكواركات واللبتونات) بوسون لديه شريك فائق التناظر (مثل الكواركات والسوبر طفل خفيفة للغاية)، وجميع البوزونات (مثل الفوتونات وغلوونس) هي فرميون التناظر الفائق الشركاء (مثل النيوترونات خفيفة للغاية وغلوونس).

يمكن هؤلاء الشركاء فائق التناظر حماية نوعية جميع الجزيئات (بما في ذلك النموذج القياسي من الجسيمات والتناظر الفائق في الجسيمات)، في حين التناظر الفائق كسر، هي أصغر من كتلة بلانك، وسوف شركاء فائق التناظر الحصول على أكثر من معيار أكبر كتلة نموذج الجسيمات.

[ملاحظة: عفوية انكسار التناظر هو أحد المبادئ الأساسية في النموذج المعياري لفيزياء الجسيمات. كما جزيئات بسيطة، حتى في رأس القلم الرصاص اقيمت، وهو متماثل، أي في التوازن، فإنه هو نفسه في كل اتجاه. ولكنه غير مستقر. عندما سقوط قلم رصاص (بالتأكيد تقع)، وسوف الجانب المتخلف بشكل عشوائي، وبالتالي كسر التناظر. قد تحدث عفوية آلية كسر التناظر بين التناظر الطبيعي للجزيئات. على سبيل المثال عندما كسر التناظر، وأربع قوى أساسية وقوة مختلفة ونطاقها. يتم تطبيق هيغز آلية كسر التناظر التلقائي لكتلة الجسيمات نقلها. يمكن تعميمها ذلك إلى كسر عفوية من التناظر الفائق. ]

الجسيمات حديقة الحيوان. ( نيو ساينتست)

إذا الفائق في مجرد مقياس (تقريبا بين 100GeV و1TeV، الذي هو الأكثر مجموعة ونوعية هاما من الجسيمات النموذج القياسي) كسر، ثم أخف جسيم فائق التناظر (LSP) يجب أن يكون مصادم هادرون الكبير تم الكشف عن (LHC).

هناك لم مجموعة من الأشياء الأخرى لن يحدث في إطار النموذج القياسي: عدد عمليات إعادة إرسال الفرعية لم تنتهك، اللبتونات كتلة لم تنتهك، وليس هناك طعم يصبح التيارات المحايدة. لجعل هذه الأمور لن يحدث في نظرية التناظر الفائق، نحن بحاجة إلى التماثل جديد يسمى R-التكافؤ . إذا R-التكافؤ والتناظر الفائق هو الحق، ثم أخف جسيم فائق التناظر هو مستقر. وهذا يعني أنه إذا كان هناك ما يكفي من هذه الجسيمات التي خلفها بعد الانفجار الكبير الساخن، والتي من المرجح أن يكون المادة المظلمة !

CDMS التجربة. ( فيرميلاب)

هناك قيمة فائق جدا آخر بالذكر نتيجة لذلك، إذا كنت تأخذ النموذج القياسي لجميع الجسيمات، ومراقبة كثافة من ثلاثة أنواع من التفاعل، وسوف تجد شدة القوة - يتم تحديدها من قبل ثابت اقتران - كما سوف التغير في الطاقة. عندما الطاقة هي أعلى وأعلى، فإنها تميل للتجمع ثلاث (حوالي الطاقة 10GeV، أي واسع النطاق الطاقة الموحدة) عند نقطة معينة، ولكن في إطار النموذج القياسي، والثوابت اقتران ليست متساوية مع بعضها البعض في أي طاقة. وإذا الفائق في الاعتبار، فإن هذه الجسيمات الجديدة إضافية تغيير تطور مستمر اقتران. وفقا لذلك، إذا كان التماثل اليمينيين المتطرفين، فإنه يعني أن الطاقة في نطاق واسع موحدة، والقوة الكهرومغناطيسية، والثوابت اقتران النووية الضعيفة والقوية في الطاقات العالية لتتلاقى معا، ويسمى مثل هذه النظرية نظرية موحدة الكبرى .

عندما ننظر فائق عندما القوة الكهرومغناطيسية، والقوة النووية الضعيفة والقوية نقطة (يمين) تجمع في وقت واحد. ( CERN)

وبعبارة أخرى، هناك ثلاثة (عد كولمان - ماندورا نظرية، ثم ما مجموعه أربعة) التناظر الفائق المشكلة الرئيسية لا يمكن حلها، الفيزياء يجب أن يكون أعجب هذه النظرية الجميلة.

لكن التناظر الفائق لحل واجهت هذه المشاكل الثلاث صعوبة تذكر:

إذا كان لا يحل مشكلة الصف، ثم يجب أن LHC تجد الجزيئات فائق جديدة. في كل نموذج فائق التناظر، ينبغي أن تم اكتشاف هذه الجسيمات الجديدة.

في الواقع، إذا كان أخف جسيم فائق التناظر في الكون هو مسألة الظلام، ثم التجارب مصممة لتبدو بالنسبة لهم، مثل CDMS والاطلاق، وينبغي أيضا العثور عليها. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن المسألة الظلام فائق إبادة بطريقة خاصة، لكننا لم يلاحظ. وحتى الآن، لم نكتشف أي إشارة، وهو في حد ذاته يشكل نظرية التهديد. وكما تعلمون هناك العديد من المرشحين المادة المظلمة الأخرى التي يفضلها العلماء والتناظر الفائق ليس هو الخيار الوحيد.

ولعل القوة النووية القوية والقوى الأخرى ليست موحدة! وبالإضافة إلى ذلك فإننا نميل إلى ترغب في الحصول على مزيد من التماثل بين الأشياء، ولكن بالتأكيد لا يوجد سبب ليكون كذلك. في الواقع، حتى النظر في التناظر الفائق، عند ثلاثة التفاعلات الأساسية للتطور قوة التفريغ خط اقتران غير كافية كبيرة، وسوف تجد أن هناك دائما مثلث صغير بين الخطوط الثلاثة، وهذا هو، وثلاثة خطوط لا تلتقي هو دائما أسوأ قليلا.

التناظر الفائق تواجه أكبر فشل ليس النظري، ولكن التجارب على .

نظرية فائقة التناظر من أزمة منتصف العمر. ( جيف Brumfiel / الطبيعة)

في حالة وجود جسيمات التناظر الفائق، يجب أن يكون LHC منذ فترة طويلة تم الكشف. العديد من العلماء واثقون من التناظر الفائق. على سبيل المثال، فرانك ويلكزك 2004 الحائز على جائزة نوبل هو مروحة كبيرة من فائقة التناظر، والرهان هو والفيزياء النظرية غاريت أولريش سوف LHC تجد الجزيئات فائق قبل 8 يوليو 2015. ومن الواضح أن خسر فرانك ويلكزك الرهان. وكمثال آخر، في عام 2000، وافقت مقامرة، وعندما مصادم هادرون الكبير (LHC) التي، تراهن مجموعة من علماء الفيزياء ما إذا كان سيتم العثور على واحد على الأقل من الجزيئات فائق في العقد المقبل. منذ كان هناك LHC الفشل، لذلك كل شخص في عام 2011 قد وافقت على تأجيل للمقامرة هذا الصيف، ولكن يتم تعبئة نتيجة الفيزيائي "NO" لا أحد فاز "سعر لا يقل عن 100 من رائعة الكونياك $ ".

القمار فائق التناظر في عام 2011 مراجعة الصفحة الأولى لتوقيع الكتاب، اتفاقية القمار فظيعة في عام 2000. ( بول Damgaard)

لا تزال هناك العديد من الفيزياء النظرية وتبقى الفيزياء التجريبية متفائل بشأن التناظر الفائق، ولكن تم استبعاد القضايا الصف من تقريبا كل نموذج ناجح لشرح. ومع ذلك، والتجارب الجارية هي الحكم النهائي الطبيعي. أعتقد أن الكثير من علماء الفيزياء لا تزال على استعداد للاعتقاد بأن التناظر الفائق لأسباب بسيطة اثنين.

أولا وقبل كل شيء، هناك العديد من الفيزيائيين قضاء مهنة مدى حياتهم الأكاديمية لمتابعة التناظر الفائق، إذا الفائق ليست جزءا من الطبيعة، عندها ستدفع دراسة هؤلاء الناس عبثا. على سبيل المثال، إذا لم يكن موجودا التناظر الفائق في الطبيعة في أي من حجم الطاقة (بما في ذلك حجم بلانك)، نظرية الأوتار لا يمكن وصف الكون. نظرية الأوتار هي واحدة من "نظرية كل شيء" هو الأكثر مرشح قوي. ولكن لإثبات صحتها من الصعب جدا. إذا يمكنك العثور على التناظر الفائق، فعلى الأقل لنظرية الأوتار هو رصاصة في ذراعه. (المنظرون ونظريات سوبر التماثل قائما بالفعل، فعلى سبيل المثال، يرد نظرية النموذج فائقة متماثل أينشتاين الجاذبية جاذبية فائقة غرافيتينو).

ثانيا، على مستوى المشكلة، وليس هناك البعض الذي يمكن التعبير مع التناظر الفائق إلى حلول جيدة. إذا كنت لا فائق التناظر، ثم يجب علينا أن نعترف بأننا لا أعرف لماذا كتلة الجسيمات في النموذج المعياري حتى أصغر بكثير من كتلة بلانك.

التناظر الفائق المشكلة الأكبر هي أنه توقع وجود جسيمات جديدة، ويقع ضمن منطقة الطاقة معينة. وصلت الى LHC هذه المنطقة من الطاقة، ولكنها لم تجد أي أدلة.

فائق لتلبية بيانات الرصد، فإنه يجب أن تكون مخفية أو "كسر من تلقاء أنفسهم." ( مات Strassler)

إذا كنت ترغب في استخدامها في حل المشكلة فائق المستوى، يمكننا استخدام أي نموذج فائق التناظر (بما في ذلك MSSM، NMSSM، CMSSM أو NUMH1 الخ) إلى حل، هناك سمة مشتركة بين هذه نماذج مختلفة: واحد على الأقل ليس الجسيمات الجديدة في النموذج القياسي للطاقة الجسيمات 1TeV التالية، فمن الممكن لتحقيق المصادم الطاقة. في حالة وجود جسيمات التناظر الفائق، ثم مصادم هادرون الكبير يجب بالتأكيد أن تكون قادرة على الكشف، ولكن لم يتم العثور على التجريبيون أي شريك فائق التناظر يحتاج أكثر.

حالة عدم وجود جسيمات جديدة، وهذا ليس أيضا بالطريقة الصحيحة. لا يهم كم المشاكل التي يمكن أن تحل، مهما كانت جميلة ومن هناك، بغض النظر عن مقدار الجهد وضعنا في ذلك، ولكن في نهاية المطاف الفيزياء التجربة القائمة على المصادقة. على البيانات التجريبية الحالية، يبدو انها تعني أن التناظر الفائق قد حان لوضع نهاية.