In fisica, cos'è il sequestering?
Nel contesto della fisica, il sequestering è un mezzo proposto con cui determinate particelle e forze possono essere confinate a dimensioni extra, impedendo o minimizzando la loro interazione con le particelle e le forze che compongono il Modello Standard. L'idea, che ha una particolare rilevanza per la teoria delle stringhe, la teoria M e la supersimmetria (SUSY), è stata sviluppata dai fisici teorici Lisa Randall e Raman Sundrum. Il sequestramento può risolvere alcuni importanti problemi nella fisica delle particelle. In particolare, offre una soluzione a quello che è noto come il "problema della gerarchia" attraverso la rottura della supersimmetria, evitando un altro problema noto come "violazione del sapore".
I fisici hanno cercato a lungo una teoria unificata (GUT) che unisca le quattro forze della natura - la forza elettromagnetica, le forze nucleari forti e deboli e la gravità - oltre a spiegare le proprietà di tutte le particelle elementari. Il grosso problema a cui tale teoria deve rivolgersi è l'apparente incompatibilità della relatività generale con la teoria quantistica e il Modello standard. La teoria delle stringhe, in cui le unità fondamentali della materia, come elettroni e quark, sono considerate entità estremamente piccole, monodimensionali, simili a stringhe, è un tentativo di tale teoria. Questo è stato sviluppato nella teoria M, in cui le stringhe possono essere estese in "brane" bidimensionali e tridimensionali che fluttuano in uno spazio dimensionale superiore, noto come "massa".
Oltre ai problemi legati al portare la gravità nella figura, esiste un problema con il Modello standard stesso, noto come problema della gerarchia. Per dirla semplicemente, il problema della gerarchia si concentra sul perché la forza gravitazionale è enormemente più debole rispetto alle altre forze della natura, ma comporta anche valori previsti per le masse di alcune ipotetiche particelle che trasportano forza che differiscono enormemente l'una dall'altra. Si prevede che una particella ipotetica in particolare, la particella di Higgs, sia relativamente leggera, mentre sembra che i contributi quantici delle particelle virtuali debbano renderla enormemente più massiccia, almeno senza uno straordinario grado di messa a punto. Questo è considerato estremamente improbabile dalla maggior parte dei fisici, quindi si cerca un principio di base per spiegare le disparità.
La teoria della supersimmetria (SUSY) fornisce una possibile spiegazione. Questo afferma che per ogni fermione - o particella che forma la materia - esiste un bosone - o particella che trasporta forza - e viceversa, in modo che ogni particella nel Modello Standard abbia un partner supersimmetrico o "superpartner". Poiché questi superpartner hanno non è stato osservato, significa che la simmetria è rotta e che la supersimmetria esiste solo a energie molto elevate. Secondo questa teoria, il problema della gerarchia è risolto dal fatto che i contributi di massa delle particelle virtuali e dei loro superpartner si annullano, eliminando le apparenti discrepanze nel Modello Standard. Vi è, tuttavia, un problema con la supersimmetria.
La materia fondamentale che forma particelle come i quark arriva in tre generazioni o "sapori", con masse diverse. Quando la supersimmetria si rompe, sembra che possa verificarsi un'intera serie di interazioni, alcune delle quali potrebbero cambiare i sapori di queste particelle. Poiché queste interazioni non sono osservate sperimentalmente, qualsiasi teoria della rottura della supersimmetria deve in qualche modo includere un meccanismo che previene le cosiddette violazioni del sapore.
È qui che entra in gioco il sequestramento. Tornando al concetto di brane tridimensionali che fluttuano in una massa dimensionale superiore, è possibile sequestrare la supersimmetria rompendosi in una brana separata da quella su cui risiedono le particelle e le forze del Modello standard. Gli effetti di rottura della supersimmetria potrebbero essere comunicati alla brana del Modello standard mediante particelle portanti di forza che sono in grado di muoversi all'interno della massa, ma in caso contrario le particelle del Modello standard si comporterebbero allo stesso modo della supersimmetria ininterrotta. Le particelle alla rinfusa che potrebbero interagire con la brana che rompe la simmetria e la brana del Modello standard determinerebbero quali interazioni possono verificarsi e potrebbero escludere le interazioni che cambiano sapore che non osserviamo. La teoria funziona bene se il gravitone - l'ipotetica particella portatrice di forza di gravità - svolge questo ruolo.
A differenza di molte altre idee relative alla teoria delle stringhe e alla teoria M, sembra possibile testare la supersimmetria sequestrata. Fa previsioni per le masse dei superpartner dei bosoni - particelle che trasportano forza - che rientrano nella gamma di energie ottenibili dal Large Hadron Collider (LHC). Se queste particelle vengono osservate dall'LHC, le loro masse possono essere abbinate a quanto previsto. A partire dal 2011, tuttavia, gli esperimenti presso l'LHC non sono riusciti a rilevare questi superpartner nelle energie in cui erano previsti, un risultato che sembra escludere la versione più semplice di SUSY, sebbene non alcune versioni più complesse. Anche se SUSY viene smentito, l'idea di sequestrare può avere ancora applicazioni utili riguardo ad altri problemi e misteri della fisica.