USA ja Lõuna-Korea füüsikud kirjeldasid võimalikku stsenaariumi Universumi evolutsiooniks pärast Suurt Pauku, mis erineb teaduse poolt üldiselt aktsepteeritavast. Selle stsenaariumi kohaselt pole enam võimalik CERN-is uusi elementaarseid osakesi tuvastada suure hadronite põrkepiirkonnas (LHC). Samuti võimaldab alternatiivne stsenaarium lahendada masside hierarhia probleemi. Uuringud avaldati arXiv.org
Teooriat nimetatakse naturaalsuseks. See määratakse kindlaks pärast elektromagnetilise ja nõrga vastasmõju eraldamist elektrihäire vastasmõju suurusjärgus. See oli umbes kümme kell miinus kolmkümmend kaks - kümme miinus kaksteist sekundit pärast Suurt Pauku. Siis eksisteerisid uue kontseptsiooni autorite sõnul universumis hüpoteetiline elementaarosake - rechiton (või reheaton, ingliskeelsest reheatonist), mille lagunemine viis tänapäeval täheldatud füüsika kujunemiseni.
Universumi külmemaks muutudes (aine ja kiirguse temperatuur langes) ja tasaseks (kosmose geomeetria lähenes Eukleidesele) lagunes Rechiton paljudeks teisteks osakesteks. Nad moodustasid osakeste rühmi, mis peaaegu ei interakteeru, peaaegu identsed liikide komplektides, kuid erinevad Higgsi bosoni massi ja seega ka nende enda masside vahel.
Selliste osakeste rühmade arv, mis teadlaste sõnul eksisteerib tänapäevases universumis, ulatub mitme tuhande triljonini. Standardmudeli (SM) poolt kirjeldatud füüsika ning LHCs tehtud katsetes täheldatud osakesed ja interaktsioonid kuuluvad ühte nendest perekondadest. Uus teooria võimaldab loobuda supersümmeetriast, mida ikka üritatakse edutult leida, ja lahendab osakeste hierarhia probleemi.
Eriti kui rechitoni lagunemise tagajärjel moodustuva Higgsi bosoni mass on väike, siis on ülejäänud osakeste mass suur ja vastupidi. See lahendab elektrihäirete hierarhia probleemi, mis on seotud elementaarsete osakeste eksperimentaalselt vaadeldavate masside ja varase universumi energiaskaalade vahelise suure lõhega. Näiteks kaob iseenesest küsimus, miks 0,5 megaelektronvolti massiga elektron on peaaegu 200 korda kergem kui samade kvantarvudega müon, - Universumis on täpselt ühesugused osakeste komplektid, kus see erinevus pole nii tugev.
Uue teooria kohaselt on LHC katsetes täheldatud Higgsi boson seda tüüpi kergeim osake, mis moodustub rechitooni lagunemise tagajärjel. Raskemad bosonid on seotud veel avastamata osakeste rühmadega - tänapäeval avastatud ja hästi uuritud leptonite (ei osale tugevas interaktsioonis) ja hadronite (osalevad tugevas interaktsioonis) analoogidega.
Nima Arkani-Hamed
Reklaamvideo:
Foto: EP osakond / CERN
Uus teooria ei tühista, kuid ei muuda vajalikuks supersümmeetria kasutuselevõttu, mis eeldab teadaolevate põhiosakeste arvu kahekordistamist (vähemalt) superpartnerite olemasolu tõttu. Näiteks footoni jaoks - fotolino, kvark - squark, Higgsile - Higgsino jne. Superpartnerite tsentrifuug peaks algosakese tsentrifuugist poole täisarvu võrra erinema.
Matemaatiliselt ühendatakse osake ja superosakesed ühte süsteemi (supermultiplett); kõik osakeste ja nende partnerite kvantparameetrid ja massid langevad kokku täpse supersümmeetriaga. Arvatakse, et supersümmeetria on looduses purunenud ja seetõttu on superpartnerite mass palju suurem kui nende osakeste mass. Supersümmeetriliste osakeste tuvastamiseks oli vaja võimsaid kiirendeid, nagu LHC.
Kui supersümmeetria või mingid uued osakesed või interaktsioonid on olemas, saab uue uuringu autorite sõnul neid avastada kümne teraelektronvoldi skaalal. See on peaaegu LHC võimete piiril ja kui pakutud teooria on õige, on uute osakeste avastamine seal äärmiselt ebatõenäoline.
CM versioonid
Pilt: arXiv.org
750 gigaelektronvolti lähedal asuv signaal, mis võib osutada raske osakese lagunemisele kaheks gamma footoniks, nagu teatasid LHC-s detsembris 2015 ja märtsis 2016 LHC-s töötanud CMS (Compact Muon Solenoid) ja ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) teadlaste andmetel, mida peetakse statistiliseks müraks. Pärast 2012. aastat, kui sai teatavaks Higsi bosoni avastamine CERNis, pole SM-i pikenduste kohaselt ennustatud uusi põhiosakesi.
Seetõttu on oodata selliste teooriate tekkimist, kus kaob vajadus supersümmeetria järele. "Paljud teoreetikud, sealhulgas mina, usuvad, et nüüd on täiesti ainulaadne aeg, mil lahendame olulisi ja süsteemseid küsimusi, mitte ühegi järgmise elementaarosakese üksikasjade osas," ütles uue uuringu juhtiv autor, füüsik Nima Arkani-Hamed Princetoni ülikoolist (USA).
Tema optimismi ei jaga kõik. Näiteks Harvardi ülikooli füüsik Matt Strassler peab uue teooria matemaatilist õigustamist paika pandud. Samal ajal usub Batavia (USA) Enrico Fermi riikliku kiirendi labori Paddy Fox, et uut teooriat saab testida järgmise kümne aasta jooksul. Tema arvates peaksid mis tahes raske Higgsi bosoniga rühmas moodustunud osakesed jätma jäljed reliki kiirgusele - iidsele mikrolainekiirgusele, mida ennustas Suure Paugu teooria.
Andrei Borisov
