Hvad er sekvestrering i fysik?

I forbindelse med fysik er sekvestrering et foreslået middel, hvorved visse partikler og kræfter kan begrænses til ekstra dimensioner, hvilket forhindrer eller minimerer deres interaktion med de partikler og kræfter, der omfatter standardmodellen. Ideen, der har særlig relevans for strengteori, M-teori og supersymmetri (SUSY), blev udviklet af de teoretiske fysikere Lisa Randall og Raman Sundrum. Sekvensering kan løse nogle større problemer i partikelfysik. Især tilbyder det en løsning på det, der er kendt som ”hierarkiproblemet” gennem brud på supersymmetri, mens man undgår et andet problem kendt som ”smagsovertrædelse.”

Fysikere har længe søgt en storslået samlet teori (tarm), der forener de fire kræfter i natur Det store problem, som enhver sådan teori skal adressere, er den tilsyneladende inkompatibility om generel relativitet med kvanteteori og standardmodellen. Strengteori, hvor de mest grundlæggende enheder af stof, såsom elektroner og kvarker, betragtes som ekstremt små, en-dimensionelle, strenglignende enheder, er et forsøg på en sådan teori. Dette er udviklet til M-teori, hvor strenge kan udvides til to og tredimensionelle "Branes", der flyder i et højere dimensionelt rum, kendt som "bulk."

Ud over de problemer, der er involveret i at bringe tyngdekraften ind i billedet, er der et problem med selve standardmodellen, kendt som hierarkivproblemet. For at sige det simpelthen centrerer hierarkivproblemet om, hvorfor gravitationskraften er enormt svagere end de andre naturkræfter, men det involverer også forudsagte værdier for masserne af nogle hypotetiske kraftbærende partikler, der adskiller sig enormt fra hinanden. En hypotetisk partikel i partiklerR, Higgs-partiklen, forventes at være relativt let, mens det ser ud til, at kvantebidrag fra virtuelle partikler skal gøre det enormt mere massivt, i det mindste uden en ekstraordinær grad af finjustering. Dette betragtes som ekstremt usandsynligt af de fleste fysikere, så der søges et underliggende princip for at forklare forskellene.

Teorien om supersymmetri (SUSY) giver en mulig forklaring. Dette siger, at der for hver fermion-eller materiel-dannende partikel-er en boson-eller kraftbærende partikel-og vice versa, så enhver partikel i standardmodellen har en supermmetrisk partner eller "superpartner." Da disse superpartnere ikke er blevet observeret, betyder det, at symmetrien er brudt, og at supersymmetri kun eksisterer ved meget høje energier. I henhold til denne teori løses hierarkivproblemet ved det faktum, at massebidragene fra de virtuelle partikler og deres superpartners annullerer og fjerner den tilsyneladende Discrepancies i standardmodellen. Der er dog et problem med supersymmetri.

Grundlæggende stof, der danner partikler såsom kvarker, findes i tre generationer eller "smag" med forskellige masser. Når supersymmetri er brudt, ser det ud til, at der kan forekomme en hel række interaktioner, hvoraf nogle vil ændre smagene fra disse partikler. Da disse interaktioner ikke observeres eksperimentelt, skal nogen teori om supersymmetri -brud på en eller anden måde omfatte en mekanisme, der forhindrer, hvad der er kendt som smagsovertrædelser.

Det er her sekvestrering kommer ind. Vender tilbage til begrebet tredimensionelle Branes, der flyder i en højere dimensionel bulk, er det muligt at sekvestere supersymmetri, der bryder til en separat bran, fra den, hvorpå partiklerne og kræfterne i standardmodellen er bosiddende. Supersymmetri-brudvirkningerne kunne formidles til standardmodellen Brane med kraftbærende partikler, der er i stand til at bevæge sig inden for hovedparten, men ellers er standardmodellen PArtikler ville opføre sig på samme måde som ved ubrudt supersymmetri. Partikler i hovedparten, der kunne interagere med både den symmetri-breaking brane og standardmodellen Brane ville bestemme, hvilke interaktioner der kan forekomme, og kan udelukke de smagsændrende interaktioner, vi ikke observerer. Teorien fungerer godt, hvis gravitonet-den hypotetiske tyngdekraftbærende partikel-spiller denne rolle.

I modsætning til mange andre ideer, der vedrører strengteori og M-teori, ser det ud til at være muligt at teste sekvesteret supersymmetri. Det gør forudsigelser for masserne af superpartnerne af bosoner-kraftbærende partikler-der er inden for området for energier, der kan opnås af den store Hadron Collider (LHC). Hvis disse partikler observeres af LHC, kan deres masser matches til det, der er forudsagt. Fra 2011 har eksperimenter på LHC imidlertid undladt at registrere disse superpartnere ved de energier, hvor de forventedes at dukke op, et resultat, der ser ud til at udelukkeDen enkleste version af Susy, skønt ikke nogle mere komplekse versioner. Selv hvis Susy er bevist forkert, kan ideen om sekvestrering stadig have nyttige applikationer med hensyn til andre problemer og mysterier i fysik.