Как может масса бозона Хиггса отдать предпочтение SUSY мультивселенной?

Я не видел фильм. Но это не было «суперсимметрией против мультивселенной». Это была «суперсимметрия без мультивселенной» против «суперсимметрии с мультивселенной».

Согласно квантовой теории поля, легкий бозон Хиггса (легкий по сравнению с энергиями «великого объединения») все равно должен выглядеть тяжелым из-за эффектов виртуальных частиц, если только эти эффекты в основном не компенсируют друг друга. Это особенность традиционных суперсимметричных моделей, и 115 ГэВ было значением, вытекающим из такой теории.

Однако экспериментальным путем может быть сложно создать такую ​​модель, в которой все будет правильно. Возможно, вам придется предположить, что различные параметры теории принимают значения, которые являются «правильными», например, что один параметр очень мал или что два параметра почти одинаковы, и в вашей теории не будет ничего, что предполагало бы это. Вы просто будете «тонко настраивать» его, чтобы определенные нежелательные эффекты не проявлялись.

В прошлом потребность в такой тонкой параметрической настройке могла рассматриваться как причина для отклонения теории, если не удавалось найти причинный механизм для тонкой настройки. Но «антропный принцип» или «экологический отбор» дает нам потенциальную новую причину, по которой физика может выглядеть отлаженной: возможно, другие значения параметров несовместимы с существованием жизни/атомов/и т. д. Может быть «мультивселенная», в которой параметры принимают разные значения в разных местах, но жизнь возможна только в тех местах, где параметры принимают значения, позволяющие, например, развиваться чему-то вроде сложной стабильной химии.

140 ГэВ было предсказанием, основанным на одном из этих аргументов. Вот бумага. Но вы увидите, что это все еще теория с суперсимметрией! Просто это суперсимметричная модель, которая также содержит некоторую антропную подстройку.

Я хочу очень сильно подчеркнуть, что 115 ГэВ и 140 ГэВ никоим образом не являются предсказаниями этих двух подходов — это просто примеры. Возможно, они обсуждались в фильме, потому что были некоторые экспериментальные ложные срабатывания (при поиске бозона Хиггса) при этих энергиях. Но мы говорим о двух типах теории — суперсимметричной теории с ненастроенными параметрами и суперсимметричной теории с параметрами, настроенными антропным отбором, — и если детали разные, то и предсказания разные.

В самом деле, перейдите на страницы 25-26 статьи о мультивселенной, и вы увидите не менее четырех перечисленных специальных значений массы бозона Хиггса, каждое из которых, по их мнению, может указывать на антропный отбор в мультивселенной. Причина в том, что у них нет точной модели того, как работает физика во всей их мультивселенной — они просто догадываются о принципах, определяющих, какие вариации допускаются от места к месту. В статье они отдают предпочтение 140 ГэВ, но здесь они говорят, что если бы по-настоящему фундаментальная физика работала по-другому, то, возможно , предпочтение отдавалось бы одному из этих других значений.

Они перечисляют 128 ГэВ, что в некотором роде близко к значению, которое в конечном итоге было найдено, и говорят (стр. 26): «масса Хиггса около 128 ГэВ предоставила бы убедительные доказательства мультивселенной, хотя и не такие убедительные, как могло бы произойти для значения около 141 ГэВ». В связи с этим следует рассмотреть «секретно известную» работу Шапошникова и Веттериха , которая действительно предсказала правильное значение — 126 ГэВ — на несколько лет вперед и не использовала мультивселенную илисуперсимметрия. Вместо этого они предположили, что квантовая гравитация обладает свойством «асимптотической безопасности» при высоких энергиях. Это немодное предположение, потому что оно кажется противоречащим стандартным представлениям об энтропии черных дыр... Однако моя истинная точка зрения состоит в том, что правильную массу для бозона Хиггса можно получить без использования антропных эффектов. И действительно, теперь есть некоторые модели теории струн, в которых правильное значение создается физической причиной, а не антропной настройкой.

Ответ Митчелла Портера очень интересен. Однако это также сильно расходится с тем, что было показано в фильме, и с текущим состоянием дебатов SUSY против Мультивселенной. Он находит интересную статью «Точно предсказанная масса бозона Хиггса по точно настроенной слабой шкале», опубликованную в 2009 году или за четыре года до выхода фильма. Эта статья противоречит многому из того, что вы прочтете в другом месте по этой теме. В документе утверждается, что SUSY либо непротиворечива, либо допускает массу бозона Хиггса до 141 ГэВ. Также утверждается, что SUSY и Multiverse могут не исключать друг друга, а вместо этого Multiverse может служить расширением SUSY.

Позиция газеты находится в прямом противоречии с позицией, изложенной в фильме и в текущих дебатах по этому вопросу. В настоящее время считается общепринятым, что для подтверждения SUSY в его различных формах масса бозона Хиггса должна быть близкой к 115 ГэВ. Некоторые сторонники Мультивселенной также выдвигают предположение, что, если бы она появилась при 140 ГэВ, это поддержало бы Мультивселенную. Эти два исхода, очевидно, исключают друг друга. Вот почему эти теории считаются конкурентами. Об этом прямо заявили различные теоретики физики элементарных частиц, опрошенные в фильме, в том числе: Дэвид Каплан и Савас Димопулос, сторонники SUNY (подтвердившие порог 115), и Нима Аркани-Хамед, сторонник Multiverse (подтвердивший порог 140). ).

Фильм был очень хорошо принят не только публикой, но и научным сообществом. Питер Войт, физик-теоретик, назвал фильм «фантастически хорошим». Он высказал некоторые оговорки относительно мнения Аркани-Хамеда, упомянутого далее в этом письме.

Когда обнаруженный бозон (все еще не уверенный на 100%, что это действительно бозон Хиггса) появляется при энергии от 125 до 126 ГэВ, это вызывает большое замешательство в сообществе физиков-теоретиков элементарных частиц. Это потому, что это по существу подтверждает, что обе теории не поддерживаются этим открытием. Проще говоря, эти теории ошибочны. Они не подтверждаются обширными данными, полученными Большим адронным коллайдером (БАК). Об этом заявил в конце фильма Дэвид Каплан. Кроме того, ближе к концу другой физик элементарных частиц, поддерживающий SUSY, выражает свое искреннее отчаяние по этому поводу своему коллеге Савасу Димопулосу. Последний пытается поднять настроение своему коллеге, говоря, как это захватывающе — наконец-то раскрыть правду после всех этих десятилетий исследований. Но коллега не находит утешения в том, что ошибался десятилетиями.

Что касается SUSY, бозон Хиггса с энергией 115 ГэВ согласовывался бы с тем, что предсказывали Стандартная модель и SUSY (предостережение, исключающее теорию, выдвинутую в упомянутой статье). Учитывая, что он был намного выше от 125 до 126, некоторые из основ Стандартной модели и SUSY вызывают сомнения. Лежащая в основе этих теорий математика потребует дополнительных корректировок. У них уже есть многие из тех, которые ставят под сомнение их научную надежность. Действительно, Стандартная модель имеет множество серьезных недостатков. Это не объясняет гравитацию (как одну из четырех сил). Он полностью упускает из виду холодную темную материю и многократно перевешивает темную энергию. Стандартная модель также имеет 19 числовых констант для выполнения математических операций, которые считаются произвольными. Учитывая, что SUSY зависит от Стандартной модели, она опирается на несколько зыбкую основу. SUSY имеет собственные математические настройки, которые могут увеличить вероятность ошибок в сочетании с 19 несколько произвольными константами из Стандартной модели. Ученые утверждают, что от теории SUSY следует отказаться, поскольку БАК не представил никаких подтверждающих доказательств ее достоверности, несмотря на то, что с 2010 г. он изо всех сил пытался это сделать (ссылка: Натали Волховер, 29 ноября 2012 г. «Суперсимметрия не проходит проверку, заставляя физику Ищите новые идеи» (Scientific American).

Минимальная суперсимметричная стандартная модель (МССМ) — это недавняя попытка полностью интегрировать Стандартную модель и SUSY. Однако он вводит 120 новых параметров. Некоторые из них считаются менее чем научными, поскольку их трудно проверить. Точно так же LHC не предоставил никаких подтверждающих доказательств для MSSM. Это хорошо по той простой причине, что бозон Хиггса оказался слишком тяжелым при энергии 125–126 ГэВ.

Что касается Мультивселенной, то появление бозона Хиггса с энергией 140 ГэВ предполагает, что на этом уровне начинается ад. Наш корпус физики элементарных частиц не может точно объяснить, что происходит, и нуждается в капитальном ремонте. Питер Войт раскритиковал связь Арками-Хамеда бозона Хиггса с Мультивселенной. Это связано с тем, что, поскольку Мультивселенная следует набору неизвестных и различных физических законов, эту теорию полностью невозможно проверить. Другими словами, это спекуляция, не относящаяся к корпусу науки. И порог бозона Хиггса в 140 ГэВ или любой другой порог, предположительно поддерживающий Мультивселенную, является произвольным по своей природе.

Научный метод — это самокорректирующийся механизм. Со временем почти все, что я написал, устареет. Тем не менее, он по-прежнему будет служить справедливым представлением того, о чем был фильм, что он передал, и состояния дебатов SUSY против Мультивселенной в то время.