Что, если LHC найдет SUSY?

Здесь и на многих других форумах и блогах задают вопрос "А что, если БАК не найдет SUSY?" . Я хотел бы спросить об обратном. А если найдет? Каковы будут последствия? Будет ли он просто подтверждать что-то понятое и ожидаемое или принесет что-то новое? Будут ли последствия для теории струн? Теоретики струн воспримут это как хороший знак, но само по себе это не является подтверждением теории струн.

Я понимаю, что это больше, чем один вопрос, но они на одну и ту же тему.

ps Если этот вопрос не подходит для этого сайта, пожалуйста, удалите/закройте

Мы меняем "Что дальше?" язык в наших запросах на гранты.
@MBN Я помню лекции по суперсимметрии еще в восьмидесятых, и оправдание заключалось в том, что это делало вычисления конечными, ничего о строках. Я думаю, это история в ретроспективе. Диссертация моей докторской (экспериментальной) касалась полюсов Редже, но именно от Любоша я впервые услышал о струнном соединении.

Ответы (2)

Еще более отличный вопрос, чем противоположный!

Работа экспериментаторов.

Первой счастливой группой людей, для которых открытие SUSY на БАК станет впечатляющим, станут экспериментаторы. Они испытали бы фейерверк активности, столкнувшись с задачей найти как можно больше суперпартнеров и измерить их свойства.

Все их массы — и некоторые другие параметры — были бы новостью для теоретиков. Нам пришлось бы узнать много новых, неизвестных на данный момент чисел из экспериментов, так называемых параметров мягкого нарушения SUSY. Вполне возможно, что массы будут демонстрировать некоторые закономерности — например, отношения масс — которые согласуются с одним из сценариев нарушения суперсимметрии. Таким образом, некоторые механизмы нарушения суперсимметрии будут поддерживаться; другие в конечном итоге будут заброшены.

Выяснение логики взлома SUSY

Требуется довольно много данных от первых намеков SUSY до пункта в предыдущем абзаце, потому что нужно увидеть много новых частиц, и некоторые из них неизбежно тверже других. Однако, если эта работа будет завершена, мы узнаем, опосредовано ли нарушение SUSY гравитационным посредничеством, посредничеством аномалий, калибровочным посредничеством, миражным посредничеством или чем-то еще.

Теоретикам предстоит много интересной работы, и более вероятно, что они уже проделали необходимую работу для любого основного типа нарушения SUSY, которое можно было бы наблюдать с помощью LHC. Очевидно, что одна из схем была бы изучена гораздо подробнее, если бы мы знали, что она правильная. Некоторое знание механизма нарушения SUSY, о котором можно догадаться по массам суперпартнеров, могло бы многое рассказать нам о необходимой компактификации теории струн и т. д.

Кроме того, роль недавно найденного SUSY для всех проблем, которые SUSY способна решить, - которые обсуждались в рамках вопроса

Что, если БАК не увидит SUSY?

(я имею в виду темную материю, объединение калибровочных взаимодействий и проблему иерархии) также будут изучены гораздо более подробно. Мне не нужно перечислять их снова, потому что этот текст стал бы очень излишним. Очевидно, что если бы существование низкоэнергетического SUSY было подтверждено экспериментами, то все остальные вещи, которые должны были быть решены с помощью SUSY, изучались бы гораздо серьезнее, гораздо более предметно и гораздо более подробно. Некоторые преимущества SUSY понятны лишь поверхностно — эту ситуацию нужно было бы улучшить.

Открытие LHC SUSY и теория струн

Открытие SUSY было бы удивительным — это первое открытие новой пространственно-временной структуры и симметрии со времен релятивистских приключений Альберта Эйнштейна. Это было бы здорово, это может случиться, и теоретики струн должны быть готовы взять на себя ответственность за это. Без сомнения, по крайней мере, в западном (несоветском) контексте SUSY является дочерью теории струн. Во-первых, он был обнаружен Пьером Рамоном на двумерном мировом листе струны, до того, как он был экспортирован в четырехмерное пространство-время и другие многомерные пространства-времени, а также до того, как он был обнаружен в десятимерном пространстве-времени теории суперструн. Исторически суперсимметрия была одной из первых удивительных идей, которые физики были вынуждены открыть, потому что теория струн привела их к их открытию.

Все критики теории струн оказались бы в высшей степени неправы — по сути, недалекие люди, которые хотели помешать человечеству открыть одно из самых фундаментальных свойств Природы; все могли вдруг увидеть, что они на одном уровне с геоцентристами, и, надеюсь, они никогда больше не появятся на публике. Я бы выиграл пари в 10 000 долларов против феноменолога, который согласился с шансами 100 к 1 — самого этого «нечетного» числа достаточно, чтобы показать, что некоторые враги суперсимметрии напоминают фундаменталистскую религиозную секту.

Преобладало бы прагматическое и во многом неантропологическое феноменологическое отношение к теории струн. Люди, вероятно, согласятся с тем, что характеристика вакуума не обязательно должна быть «общей», чтобы она стала истинной. Антропный принцип исчезнет. Поскольку низкоэнергетическая SUSY стала бы фактом, люди как бы признали, что с некоторыми дополнительными знаниями о реальности, используемыми в качестве предположений, суперсимметрия является следствием теории струн. Видеть

http://motls.blogspot.com/2010/06/why-string-theory-implies-supersymmetry.html
Почему теория струн подразумевает суперсимметрию

Многие знания о вероятной компактификации теории струн станут гораздо более доступными. Струнные теоретики, которые станут быстро растущей группой, скорее всего, сойдутся во мнениях относительно гетеротической теории струн; гетеротическая М-теория; M-теория на многообразиях голономии класса G2; пересекающиеся миры-браны типа IIA; или F-теория четырехмерных множеств Калаби-Яу является наиболее жизнеспособным подходом к феноменологии.

Я обсуждал, в каком смысле теория струн, вероятно, подразумевает суперсимметрию. Теперь вас, очевидно, интересует противоположное гипотетическое следствие — подразумевает ли суперсимметрия теорию струн. Мы не можем доказать это следствие как математическую теорему, но оно станет чрезвычайно убедительным. Прежде всего, супергравитация (СУГРА) стала бы неизбежным компонентом всех эффективных теорий поля, поскольку она следует из ОТО (установлено) и суперсимметрии (гипотетически установлено в нашем мысленном эксперименте).

В этом тексте

http://motls.blogspot.com/2008/07/two-roads-from-n8-sugra-to-string.html
Две дороги от N=8 SUGRA к теории струн,

Я утверждаю, что супергравитация страдает от двух видов проблем: непертурбативных несоответствий; и неприемлемые феноменологические ограничения его максимально суперсимметричной N=8-версии (единственной пертурбативно конечной). Попытки исправить любое из этих ограничений супергравитации неизбежно приводят к теории струн с ее более мощным набором инструментов. Если вы хотите посмотреть 30-минутную лекцию медалиста Дирака, объясняющую, почему супергравитация не может быть отделена от теории струн и почему для сохранения согласованности нужна вся теория струн, посмотрите это выступление Майкла Грина в ноябре 2010 года в Триесте:

http://www.youtube.com/watch?v=UVqCAhLiZDc
http://www.youtube.com/watch?v=S8wSl2R3G1o

Точно так же в тексте несколькими абзацами выше я утверждаю, что локальность общей теории относительности подразумевает, что должны существовать магнитно заряженные объекты — по крайней мере, черные дыры, — а правило квантования Дирака подразумевает, что заряды должны принадлежать решетке. Выбор решетки эквивалентен точке пространства модулей неэквивалентных струнных вакуумов; некомпактная группа симметрии SUGRA неизбежно разбивается на ее дискретную подгруппу исключений, группу U-двойственности. В соответствующих пределах пространства модулей неэквивалентного вакуума мы можем вывести существование объектов, известных из струнной/М-теории, а также их возбуждений, и мы можем в значительной степени дополнить остальную часть теории струн аргументами непротиворечивости.

Отмена аномалии Грина-Шварца

Существует еще одна характерно волокнистая структура, которая станет необходимой, если мы добавим еще одно предположение: механизм Грина-Шварца, который очень строгим образом смешивает термины древовидного уровня с терминами с одной петлей, первоначально обнаруженный Грином и Шварцем в 1984 г. открытие вызвало первую суперструнную революцию.

Такое смешение вкладов разного порядка крайне неестественно в теории пертурбативного поля. И у нас было бы доказательство того, что это имеет место в природе, если предположить, что существует по крайней мере один аксион — или, в терминах SUGRA, по крайней мере один линейный супермультиплет. Если есть аксионы, которые могут понадобиться для решения сильной СР-проблемы, то есть и новые виды аномалий (в частности, «конформная аномалия» супергравитации), аналогичные 10-мерным аномалиям, к которым обращались Грин и Шварц в 1984 г. Для устранения этих аномалий потребуется четырехмерная версия волокнистого механизма Грина-Шварца.

Теоремы могут быть строго доказаны только в высокосимметричном вакууме, но не в реальном мире. Однако в реальном мире доказательства правильности теории струн стали бы неопровержимыми.

Как можно было бы доказать, что все критики неправы, если сузи не подразумевает теорию струн?
Это происходит при очень мягких предположениях. Пожалуйста, прочитайте мой ответ. Кроме того, одна из причин, почему это происходит, которую я набросал, также обсуждалась в 30-минутном выступлении Майкла Грина в Триесте - лекциях медалистов Дирака. См. youtube.com/watch?v=UVqCAhLiZDc и youtube.com/watch?v=S8wSl2R3G1o .
+1, спасибо. Вы, как обычно, серьезно относитесь к вопросам и даете развернутые ответы. Поправьте меня, если я ошибаюсь, но SUSY не предшествует теории струн, и что вы имеете в виду, говоря, что она является дочерью теории струн?
Уважаемый MBN, поскольку SUSY является дочерью теории струн, она не может предшествовать ей: причина известна как причинность. ;-) В Советском Союзе физики-математики фактически нашли суперсимметрию как обобщение групп симметрии пространства-времени. На Западе, как я уже упоминал, суперсимметрия родилась в проекте Пьера Рамона по включению фермионов в теорию струн. В начале 1970-х он превратил старую теорию бозонных струн в теорию суперструн. Рамоновский (периодический) сектор для фермионов мирового листа сохранил суперсимметрию мирового листа. В конце 1970-х SUSY была обнаружена и в волокнистом пространстве-времени.
Только после открытий Рамона суперсимметрия была заимствована из установки Рамона, и люди попытались написать 4-мерную алгебру суперсимметрии как прямое обобщение 2-мерной. Первой нетривиальной взаимодействующей моделью была 4D модель Весса-Зумино — с одним киральным суперполем (один комплексный бозон, один майорановский фермион). За ним последовали модельные здания QFT - супергравитации в конце 1970-х и минимальная стандартная модель SUSY (MSSM) примерно в 1980-х. В начале 1980-х стало медленно понимать, что SUGRA следует расширить до суперструны (постоянства).
Уважаемый Lubos, я знаю, что такое причинно-следственная связь, поэтому и спросил, потому что у меня сложилось впечатление, что SUSY предшествовала ST. Думаю, я был неправ.
Уважаемый Lubos, проверяя свою память я зашел в библиотеку CERN и проверил наличие двух слов "суперсимметрия" и "струны" в любом поле. Первая публикация вышла в 1985 году. При проверке на суперсимметрию первые публикации выходят в 1980 году. Так что простите нас, простых экспериментаторов, за то, что мы не знаем всей эзотерической истории и того, как она связана со струнами. Согласно Википедии, он был впервые обнаружен Хиронари Миядзавой в 1966 году и повторно открыт другими в 1971 году одновременно с Рамондом. Может быть, кто-то должен отредактировать статью о суперсимметрии в Wiki.
Струнные скептики в основном не препятствуют изучению теории струн. Они против того, чтобы сторонники теории струн сильно преувеличивали доказательства теории струн. Очевидно, что это интересное направление исследований со многими потенциальными преимуществами. Легкомысленно утверждать, что это уже доказано, абсурдно. Во-первых, SUSY не подразумевает дополнительных измерений, которые также должны работать в теории струн.
Вы уже упоминали эту идею о существовании аксионов, подразумевающую четырехмерный механизм Грина-Шварца, и я до сих пор не понимаю, о чем вы говорите. Использование «4d Грина-Шварца», которое я знаю, - это когда некоторый модуль смещается при аномальной симметрии, так что его кинетический член должен включать калибровочное поле, эффективно создавая массу Штюкельберга для калибровочного бозона. Это то, о чем ты говоришь? Участвующие в этом аксионы становятся продольными модами калибровочного бозона, так что физической аксионной моды не остается...
Дорогая Анна, большая часть первоначальной работы над SUSY и SUGRA была проделана в 1970-х годах. Очень плохо, если кто-то предполагает, что это был 1980 или даже 1985 год. Никогда не слышал о Миядзаве, интересно...
Дорогой Джерри, если «Они против того, чтобы сторонники теории струн сильно преувеличивали доказательства теории струн», то это нормально, и на самом деле они не возражают ни против чего, потому что доказательства важности теории струн невозможно переоценить. Между прочим, SUSY в сочетании с общей теорией относительности подразумевает SUGRA, а SUGRA для непротиворечивости на самом деле требует дополнительных измерений. Это можно увидеть очень прямо в N = 8 SUGRA, так что вы были введены в заблуждение. На самом деле не существует последовательной теории гравитации, которая смогла бы отрицать какое-либо понимание теории струн.
Утверждение, что теория струн необходима для непротиворечивости любой теории, касающейся постулатов квантовой механики, а также общей теории относительности, не является абсурдным; это установленная наука. Можно пытаться протестовать против законов Природы или законов математики — так же, как можно протестовать против того, что небо голубое, — но, в конце концов, решают Природа и математика.
Мэтт, нет, я говорю — и сделал это очень ясно — о треугольной конформной аномалии в супергравитации N=1 d=4, которая должна нейтрализоваться и для чьей компенсации требуется механизм Грина-Шварца всякий раз, когда существует хотя бы один линейный супермультиплет (с аксион) в контенте SUGRA. http://www.google.com/…
@lubos, ты снова преувеличиваешь свое дело. Вы даже признали в других темах, что может быть записана какая-то другая непротиворечивая квантовая теория гравитации, просто вы не верите, что она была записана. И с какой стати SUSY подразумевает, что гравитация тоже суперсимметрична? Кроме того, было показано, что чистая супергравитация полностью соответствует d = 4.
Нет, я определенно не думаю, что можно написать «другие» непротиворечивые теории квантовой гравитации, которые не являются струнной/М-теорией. Где я написал, что они возможны? SUSY — это симметрия законов физики, поэтому, если симметрия существует, все должно быть суперсимметричным. Вы не можете комбинировать яблоки с апельсинами, не-SUSY-теории с SUSY-теориями. Это не имеет никакого смысла. Кроме того, это нонсенс, что SUGRA только «совершенно непротиворечива». N=8 SUGRA пертурбативно конечна, но феноменологически неприемлема и непертурбативно противоречива. Другие SUGRA так же пертурбативно неперенормируемы, как и ОТО.
Уважаемый @Jerry Schirmer, причина «почему SUSY подразумевает, что гравитация также суперсимметрична?» очень просто. Мы уже знаем из ОТО, что в реальном мире симметрия Пуанкаре не может быть глобальной, она может быть только локальной. Кроме того, невозможно одновременно иметь глобальное суперсимметричное расширение симметрии Пуанкаре, сохраняя при этом локальными обычные преобразования Пуанкаре. Следовательно, суперсимметрия Пуанкаре в реальном мире должна быть локальной, а локальные суперпреобразования Пуанкаре автоматически приводят к супергравитации.
Обнаружение суперпартнеров на БАК однозначно будет означать некую версию супергравитации N=1 D=4, связанную с МССМ. На самом деле, в очень популярном классе моделей, так называемых сценариях калибровочного посредничества, самым легким суперсимметричным партнером (LSP) является гравитино — спин 3 / 2 партнер гравитона.
@Lubos Motl Привет, Любош. Не могли бы вы ответить на это ? Я помню, как вы пару раз давали определение этому термину, когда его спрашивали в комментариях к вашему блогу, но они не доступны для поиска в Google, поэтому я решил создать что-то «каноническое» каждый раз, когда забываю, что означает «морально верный». Огромное спасибо.
Уважаемый @Billare, к сожалению, нет, я не смог на него ответить, потому что страница не найдена. В общем, наука не может прямо определить, что такое мораль. Он может только указать на отношения между событиями и свойствами, которые люди могут счесть нравственными или аморальными.

Нечто подобное произошло пару десятков лет назад. Открытие Вт а также Z бозоны одновременно подтвердили электрослабую модель Вайнберга / Салама и выяснили, «как нарушается электрослабая симметрия?» ключевой новый вопрос без ответа. На него все еще нет ответа, и он гораздо более сложен как в экспериментальном, так и в теоретическом плане. Открытие суперсимметрии и бозона Хиггса во многом помогло бы ответить на этот вопрос (стандартный сценарий в МССМ называется «радиационное нарушение электрослабой симметрии»).

Точно так же открытие суперпартнеров сделало бы ключевой вопрос физики элементарных частиц без ответа: «Как нарушается суперсимметрия?» На самом деле этот вопрос состоит из двух частей: первая — как нарушается симметрия, а вторая — как это нарушение «опосредовано» Стандартной моделью. (Это несколько техническая история, но суть в том, что нарушение суперсимметрии должно включать в себя поля, выходящие за рамки Стандартной модели, вместе с неким механизмом, позволяющим Стандартной модели почувствовать нарушение.) Вопрос о том, как нарушение опосредуется, заключается в следующем. вероятно, легче ответить, чем на вопрос о том, как на самом деле происходит само разрушение.

В любом случае, это будут сложные вопросы, которые будут зависеть от точного измерения ряда масс, а также большого количества догадок и, надеюсь, некоторой удачи. Есть несколько хороших идей для моделей, но из-за отсутствия данных трудно понять, каким из них верить, и все они имеют некоторые довольно существенные проблемы.

Что, если LHC найдет SUSY?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v