Supersymmetry प्रयोगों द्वारा पुष्टि नहीं की गई है, और भौतिक विज्ञानी नए विचारों की तलाश कर रहे हैं

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के प्रयोगों में, स्विट्जरलैंड में सर्न प्रयोगशाला में एक 26-किमी की गोलाकार सुरंग, जहाँ उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन टकराते हैं, मानक मॉडल के बाहर "नई भौतिकी" का कोई संकेत नहीं मिला। 1982 में मास्को के एक युवा भौतिक विज्ञानी

मिखाइल शिफमैन को सुपरसिमेट्री नामक एक नए सिद्धांत की लालित्य से मारा गया, जिसने ब्रह्मांड में कणों के अधिक व्यापक कैटलॉग में ज्ञात प्राथमिक कणों को शामिल करने का प्रयास किया।

मिनेसोटा विश्वविद्यालय में 63 वर्षीय प्रोफेसर शिफमैन कहते हैं, "उस समय का मेरा काम उत्साह के साथ चमकता है।" दशकों से, उन्होंने और हजारों अन्य भौतिकविदों ने सुपरमाइमेट्री परिकल्पना को इस विश्वास में विकसित किया है कि प्रयोग इसकी पुष्टि करेंगे। "लेकिन प्रकृति को इसकी आवश्यकता नहीं है," वे कहते हैं। "कम से कम एक सरल, मूल रूप में।"

चूंकि दुनिया का सबसे बड़ा कोलाइडर कणों का पता लगाने में असमर्थ था, जो इस सिद्धांत के अनुसार मौजूद होना चाहिए, शिफमैन शोधकर्ताओं के कोर में शामिल होता है, अपने सहयोगियों से पाठ्यक्रम बदलने का आग्रह करता है।


माइकल Schiffman

में एक निबंध अक्टूबर 2012 में प्रकाशित, Schiffman उनके सहयोगियों पर बुलाया supersymmetry "दूर से प्राप्त किए गए और काल्पनिक सौंदर्य की दृष्टि से बदसूरत संशोधनों के विकास", तथ्य यह है कि सिद्धांत के और अधिक सरल संस्करण परीक्षण से इसकी पुष्टि नहीं की गई है की व्याख्या के प्रयोजन के लिए छेड़ा की राह अस्वीकार करने के लिए। वह लिखते हैं कि "नए विचारों को सोचना और विकसित करना" शुरू करने का समय आ गया है।

लेकिन काम के लिए पर्याप्त सामग्री नहीं है। अब तक, मानक मॉडल के बाहर "नए भौतिकी" के कोई संकेत नहीं हैं - ज्ञात प्राथमिक कणों का वर्णन समीकरणों का स्वीकृत सेट - एलएचसी प्रयोगों या कहीं और से उत्पन्न हुए हैं। (हाल ही में खोजे गए हिग्स बोसॉन की भविष्यवाणी मानक मॉडल द्वारा की गई थी)। क्योटो, जापान में हाल ही में प्रोटॉन टकराव परीक्षण, सुपरसिमेट्रिक मॉडल के एक और बड़े वर्ग, और "नई भौतिकी" के अन्य सिद्धांतों को छोड़कर, क्योंकि उन्हें कणों के क्षय में कुछ भी असामान्य नहीं मिला।

"बेशक, यह निराशाजनक है," शिफमैन कहते हैं। "हम देवता नहीं हैं; हम भविष्यद्वक्ता नहीं हैं।" प्रायोगिक डेटा में गति की दिशा के संकेत के अभाव में, कोई प्रकृति में होने वाली चीज़ के बारे में कैसे अनुमान लगा सकता है? "

कणों का अध्ययन करने वाले छोटे भौतिकविदों को एक कठिन विकल्प का सामना करना पड़ा: अपने शिक्षकों द्वारा दशकों से पथ पर चलने के लिए, और किसी भी प्रकार के डेटा से किसी भी दिशा के बिना सुपरसिमेट्री के और भी अधिक परिष्कृत संस्करणों का आविष्कार करने के लिए या अपने तरीके से जाने के लिए।

"यह एक मुश्किल सवाल है, जो हम में से अधिकांश अभी तक जवाब देने की कोशिश नहीं कर रहे हैं," एडम फाल्कोवस्की, फ्रांस के ऑर्से में पेरिस-साउथ इलेवन विश्वविद्यालय से कण भौतिकी के विशेषज्ञ हैं, जो सर्न में काम करते हैं। जापानी परीक्षणों के बारे में एक ब्लॉग पोस्ट में, फल्कोव्स्की ने मजाक किया कि यह न्यूरोलॉजी में काम देखने का समय है।

"यह किसी भी तरह से उत्साहजनक नहीं है", स्टीफन मार्टिन ने कहा कि उत्तरी इलिनोइस विश्वविद्यालय में उच्च ऊर्जा भौतिकी में एक विशेषज्ञ, सुपरसिमेट्री या संक्षेप में काम कर रहा है। - मुझे यकीन नहीं है कि SUSY सही होना चाहिए। मैं अभी कुछ बेहतर नहीं सोच सकता। ”

सुपरसिममेट्री ने दशकों से कण भौतिकी पर अपना वर्चस्व कायम किया है और एसएम से आगे जाने वाली लगभग सभी वैकल्पिक भौतिक सिद्धांतों को खारिज कर दिया है।

कोलंबिया विश्वविद्यालय के एक कण भौतिकी और गणित विशेषज्ञ पीटर वोइट ने कहा, "पिछले 20-30 वर्षों में सुशी के लिए भौतिकविदों के योगदान को कम करना मुश्किल है, इसलिए इसकी विफलता का हमारे क्षेत्र पर बड़ा प्रभाव पड़ेगा।"

सिद्धांत तीन कारणों से आकर्षक है। वह उन कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है जिनमें से "डार्क मैटर" की रचना की जा सकती है, एक अदृश्य पदार्थ जो आकाशगंगाओं के बाहरी हिस्से की अनुमति देता है। यह उच्च ऊर्जाओं में तीन मौलिक अंतःक्रियाओं को जोड़ती है। और, सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह "गेज पदानुक्रम समस्या" नामक एक भौतिकी पहेली को हल करता है।

पहेली गुरुत्वाकर्षण के क्षय और कमजोर परमाणु संपर्क से संबंधित है, जो 100 मिलियन ट्रिलियन खरब (10 ^{32) है}) गुना मजबूत, और बहुत छोटे पैमाने पर कार्य करता है, परमाणु नाभिक के अंदर बातचीत को नियंत्रित करता है। कण जो कमजोर इंटरैक्शन, डब्ल्यू और जेड बोसोन को स्थानांतरित करते हैं, हिग्स क्षेत्र से बड़े पैमाने पर ऊर्जा प्राप्त करते हैं, ऊर्जा क्षेत्र को अंतरिक्ष में लगाते हैं। लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि हिग्स क्षेत्र की ऊर्जा, और तदनुसार डब्ल्यू और जेड बोसॉन के द्रव्यमान इतने छोटे क्यों हैं। चूंकि अन्य कण हिग्स क्षेत्र से जुड़े हैं, इसलिए उनकी ऊर्जा को क्वांटम उतार-चढ़ाव के समय में डालना चाहिए। इससे हिग्स क्षेत्र की ऊर्जा में बहुत वृद्धि होनी चाहिए, जिससे डब्ल्यू और जेड बोसोन अधिक बड़े पैमाने पर बनेंगे और इस तथ्य के लिए अग्रणी होगा कि कमजोर संपर्क गुरुत्वाकर्षण के स्तर तक कमजोर हो जाता है।



सुपरसिममेट्री प्रत्येक प्राथमिक कण के लिए जुड़वां सुपरपार्टनर के अस्तित्व को मानते हुए, पदानुक्रम समस्या को हल करती है। सिद्धांत के अनुसार, जो मामले बनते हैं, उनमें बोसोन सुपरपार्टर होते हैं जो बातचीत को स्थानांतरित करते हैं, और मौजूदा बोसॉन में फ़र्मियन सुपरपार्टर होते हैं। चूंकि कण और उनके सुपर पार्टनर के प्रकार विपरीत हैं, इसलिए हिग्स फील्ड में उनकी ऊर्जा के योगदान के विपरीत संकेत हैं - एक इसे बढ़ाता है, दूसरा इसे घटाता है। जोड़े के योगदानों का सर्वनाश होता है, और कोई भी आपदा नहीं आती है। और बोनस के रूप में, अनदेखा सुपर पार्टनर में से एक डार्क मैटर का हिस्सा हो सकता है।

कोलंबिया विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी ब्रायन ग्रीन ने कहा, "सुपरसिमेट्री सुंदर है, और भौतिकी में हम इस तरह की सुंदरता और सौंदर्यशास्त्र को हमें उस दिशा में ले जाने की अनुमति देते हैं, जो सच्चाई हो सकती है।"

समय के साथ, चूंकि सुपर पार्टनर सामने नहीं आए, इसलिए सुपरसिमेट्री कम सुंदर हो गई। लोकप्रिय मॉडल के अनुसार, पता लगाने से बचने के लिए, सुपरपार्टर कणों को अपने समकक्षों की तुलना में बहुत अधिक भारी होना पड़ता है, और समरूपता के बजाय, एक घुमावदार दर्पण दिखाई देता है। भौतिकविदों ने बड़ी संख्या में विचारों को सामने रखा कि समरूपता को कैसे तोड़ा जा सकता है, और सुपरस्मेट्री के हजारों संस्करणों को जन्म दिया।



लेकिन सुपरसिमेट्री को तोड़ना एक नई समस्या है। "कठिन यह है कि मौजूदा कणों की तुलना में सुपरपार्टर्स बनाने के लिए, अपने कार्यों के आपसी बहिष्कार जितना बुरा होता है," मार्टिन बताते हैं।

1980 के दशक में अधिकांश कण भौतिकी विशेषज्ञों ने सोचा था कि सुपर पार्टनर ज्ञात कणों की तुलना में थोड़ा भारी होगा। लेकिन टेवाट्रॉन पर, फ़र्मिलाब में एक त्वरक, अब काम से हटा दिया गया, इस तरह का कुछ भी नहीं मिला। और जब LHC सुपरसिमेट्रिक कणों का पता लगाए बिना उच्च ऊर्जा का परीक्षण कर रहा है, कुछ भौतिकविदों का दावा है कि सिद्धांत मर चुका है। "मुझे लगता है कि LHC अंतिम स्ट्रॉ था," वायट ने कहा।

वर्तमान में, सुपरसमिति के अधिकांश कार्यशील संस्करण इतने भारी सुपर पार्टनर की भविष्यवाणी करते हैं कि वे अपने हल्के जुड़वाँ के प्रभाव को प्रबल कर देंगे, यदि विभिन्न सुपर पार्टनर्स के बीच प्रभावों के बारीक से पारस्परिक विनाश के लिए नहीं। लेकिन एक सूक्ष्म समायोजन, जिसे सिद्धांत की समस्याओं को बेअसर करने और पदानुक्रम की समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, बहुतों के लिए सुखद नहीं है। शिफमैन ने कहा, "इससे पता चलता है कि हमें पीछे हटने और उन समस्याओं के बारे में सोचने की जरूरत है, जिनके लिए SUSY का आविष्कार किया गया था।"

कुछ सिद्धांतकार फट पड़े, और तर्क देते हैं कि मूल सिद्धांत की सुंदरता के बावजूद, प्रकृति में सुपरपार्टर कणों और बूंदों के एक बदसूरत संयोजन का अस्तित्व हो सकता है। "मुझे लगता है कि सुपरसिमेट्री के लोकप्रिय संस्करणों पर ध्यान केंद्रित करना एक गलती होगी," रटगर्स विश्वविद्यालय के एक कण भौतिक विज्ञानी मैट स्ट्रैस्सलर ने कहा। "लोकप्रियता प्रतियोगिता सच्चाई का एक अविश्वसनीय संकेतक है।"


एडम फल्कोवस्की

कम लोकप्रिय SUSY मॉडल में, सुपर पार्टनर्स के सबसे हल्के एलएचसी को देख रहे हैं। अन्य मॉडलों में, सुपरपार्टर मौजूदा कणों की तुलना में भारी नहीं होते हैं, लेकिन कम स्थिर होते हैं, जिससे उनका पता लगाना कठिन हो जाता है। अपग्रेड के बाद एलएचसी पर इन सिद्धांतों का परीक्षण जारी रहेगा।

यदि वे कुछ नया नहीं पाते हैं - और वे "दुःस्वप्न परिदृश्य" के रूप में घटनाओं के इस तरह के विकास के बारे में बात करते हैं - भौतिकविदों के पास अभी भी वही अंतराल होंगे जो तीन दशक पहले ब्रह्मांड की पूरी तस्वीर के साथ उन्हें भ्रमित करते थे, इससे पहले कि सुपरस्पेशलरी बड़े करीने से उन्हें बंद कर दें। और फल्कोवस्की का कहना है कि उच्च ऊर्जा वाले कोलाइडर के अभाव में यह क्षेत्र धीरे-धीरे ख़राब होगा। "कण भौतिकी में नौकरियों की संख्या में गिरावट आएगी, और कण भौतिक विज्ञानी स्वाभाविक रूप से मर जाएंगे।"

ग्रीन अधिक आशावादी है। "विज्ञान एक स्व-समायोजन घटना है," वे कहते हैं। "गलत विचार समय के साथ उखड़ जाते हैं क्योंकि वे बंजर होते हैं, या क्योंकि वे मृत सिरों की ओर ले जाते हैं।" और यह क्षेत्र के अंदर होता है। और लोग उन पर काम करना जारी रखते हैं जो उन्हें मोहित करते हैं, और विज्ञान सच्चाई के करीब है। "

Source: https://habr.com/ru/post/hi397363/