Large Hadron Collider reia experimentele in primavara. Urmatoarea provocare: teoria supersimetriei versus existenta unei a cincea forte fundamentale

Urmatorii cativa ani vor reprezenta punctul de cotitura pentru urmatoarea mare teorie din domeniul fizicii, numita supersimetrie – SUSY, pe scurt. Rezultatele ar putea deschide drumul pentru o teorie rivala care postuleaza existenta unei a cincea forte fundamentale, scrie BBC.

Large Hadron Collider (LHC) al CERN isi reia primavara viitoare seria de experimente, oamenii de stiinta cautand, de data aceasta, dovezi ale SUSY, o teorie care reuseste sa explice multe lucruri pe care fizica particulelor nu reuseste sa o faca.

Insa apare si o problema, evidentiata de laureatul Nobel George Smoot: „supersimetria are parte de simetrie si e excelenta, insa nu exista date experimentale care sa sugereze ca e corecta”.

Potrivit celei mai simple versiuni ale teoriei, particulele supersimetrice ar fi trebuit sa fi fost descoperite pana acum in LHC. Un set de rezultate nule l-a determinat pe profesorul Chris Parkes, de la LHC sa spuna: „E posibil ca supersimetria sa nu fie moarta, insa cele mai recente rezultate au trimis-o cu siguranta in spital”.

Alte forme ale teoriei continua insa sa fie discutate. Anul viitor va fi unul important pentru SUSY. Odata cu reluarea activitatii, in LHC vor fi loviti atomi unul de altul cu o energie de aproape doua ori mai mare decat in prima serie de experimente.

Chiar si sustinatorii convinsi ai supersimetriei, precum profesorul de fizica teoretica John Ellis de la CERN, sunt de acord ca, daca cercetatorii LHC nu gasesc super particule in cea de a doua sesiune de activitate a LHC, atunci ar fi cazul ca pacientul sa fie multat din spital la morga.

„Daca nu le gasim in sesiunea a doua a LHC, atunci ar mai fi putine colturi in care se pot ascunde”, a declarat John Ellis pentru BBC.

„Imi dau seama ca, in acel punct, comunitatea ar putea decide ca baietii care au prezis supersimetria mor pe capete, iar baietii tineri vor fi interesati de tipuri de teorii diferite si supersimetria ar putea fi uitata. Insa nu cred ca suntem inca in acel punct”, arata profesorul.

Unul dintre acei „baieti tineri” este Thibaut Mueller, un doctorand in varsta de 24 de ani de la Universitatea Cambridge, care cauta deja alternative pentru SUSY.

„In urma cu cativa ani se vorbea despre cine ar putea sa fie primul care sa gaseasca supersimetria. Acum exista din ce in ce mai putina atentie orientata asupra ei si din ce in ce mai multi oameni incep sa se extinda spre alte modele”, sustine Mueller.

Doctoratul lui Thibaut Mueller se concentreaza pe o alternativa la supersimetrie numita modelul compozit Higgs. Ideea circula de decenii insa a fost redescoperita recent odata cu intrebarile aparute cu privire la viabilitatea teoriei supersimetriei. Fizicienii vor cauta dovezi care sa confirme aceasta alternativa in urmatoarea runda de experimente a LHC in 2015.

Un coleg de al lui Thibaut Mueller, Dr. Ben Gripaios, considera si el ca teoria compozita Higgs a devenit acum o alternativa serioasa la supersimetrie.

„SUSY a fost vazuta de multa lume drept teoria perfecta. Am cautat din greu confirmarea ei pentru o perioada indelungata de timp si nu am gasit-o astfel incat e posibil sa existe o explicatie diferita. Este la fel de plauzibila ca supersimetria”, a declarat Dr. Gripaios pentru BBC.

Teoria curenta pentru explicarea fortelor fundamentale a fost dezvoltata in anii 1960 si este numita modelul standard. Explica elegant cum 13 particule, inclusiv Higgs, interactioneaza pentru a crea 3 din cele 4 forte fundamentale: electromagnetismul, interactiunea nucleara tare si interactiunea nucleara slaba.

Insa Modelul Standard nu explica cum functioneaza gravitatia si nu poate explica materia si energia intunecata care reprezinta 95% din Univers – descrise de fizicieni la comun cu termenul „Universul Intunecat”.

Supersimetria este o extensie a modelului standard si reprezinta o incercare de a explica cateva dintre lucrurile pe care teoria actuala nu le poate explica. Teoretizeaza existenta unor asa-numite superparticule care corespund celei mai mari parte din masa si energia lipsa din Univers.

Supersimetria rezolva, totodata, frumos ceea ce fizicienii descriu drept „problema reglajului fin”. In termeni simpli, se crede ca toate particulele subatomice au doua valori pentru masa: masa in izolare si masa experimentala, care include interactiunile cu alte particule subatomice.

In cazul tuturor particulelor, cu exceptia Higgs, cele doua valori de masa sunt aproximativ egale. In cazul Higgs, masa in izolare trebuie sa fie de cateva ori mai mare decat masa experimentala.

Trecerea de la un numar relativ mare la unul relativ mic este un eveniment putin probabil, asemanator cu un parasutist care reuseste de fiecare data sa aterizeze in acelasi punct de dimensiunea unui varf de ac. Se poate intampla doar daca exista o forta mai puternica decat toate celelate care sa il ghideze pe parasutist pana in punctul respectiv – ceva ce fizicienii numesc „reglaj fin”.

Aceasta teorie explica perfect diferenta mare dintre cele doua mase ale Higgs. Problema ramane ca nu exista deocamdata dovezi care sa sustina teoria simetriei.

Teoria compozita Higgs rezolva, de asemenea, problema reglajului fin, chiar daca mai putin elegant, insa, precum in cazul SUSY, nu exista dovezi experimentale care sa o sustina.

Teoria compozita Higgs propune ca Higgs nu este o particula fundamentala ci, mai degraba, este formata din alte particule fundamentale, tinute la un loc de o a cincea forta fundamentala invizibila. Aceast lucru se aseamana cu ceea ce stim deja ca se intampla in cazul interactiunii nucleare tari, care leaga quarcurile rezultand particule nucleare precum protonii si neutronii.

Oamenii de stiinta de la LHC spera ca odata cu reluarea activitatii in aprilie sa gaseasca dovezi care sa sustina una dintre aceste doua teorii.