물리학에서 격리 란 무엇인가?

물리학의 맥락에서 격리는 특정 입자와 힘을 추가 차원으로 제한하여 표준 모델을 구성하는 입자와 힘과의 상호 작용을 방지하거나 최소화 할 수있는 제안 된 수단입니다. 스트링 이론, M 이론 및 초대칭 (SUSY)과 특히 관련이있는 아이디어는 이론 물리학 자 Lisa Randall과 Raman Sundrum에 의해 개발되었습니다. 격리는 입자 물리학의 몇 가지 주요 문제를 해결할 수 있습니다. 특히, 그것은 "향미 위반"으로 알려진 다른 문제를 피하면서 초대칭의 파괴를 통해 "계층 문제"로 알려진 것에 대한 솔루션을 제공합니다.

물리학 자들은 오랫동안 모든 기본 입자의 특성을 설명 할뿐만 아니라 전자기력, 강하고 약한 핵력, 중력과 같은 자연의 네 가지 힘을 통합하는 그랜드 통합 이론 (GUT)을 추구해 왔습니다. 그러한 이론이 다루어야 할 큰 문제는 양자 이론 및 표준 모델과의 일반 상대성 이론의 명백한 비 호환성입니다. 전자와 쿼크와 같은 가장 기본적인 물질 단위가 극도로 작고 1 차원의 끈과 같은 실체로 간주되는 끈 이론은 그러한 이론의 한 시도입니다. 이것은 M- 이론으로 개발되었으며, 여기서 "벌크 (bulk)"로 알려진 더 높은 차원 공간에 떠 다니는 2 차원 및 3 차원 "분기"로 현을 확장 할 수 있습니다.

중력을 그림으로 가져 오는 데 관련된 문제 외에도 계층 구조 문제로 알려진 표준 모델 자체에 문제가 있습니다. 간단히 말해서, 계층 구조 문제는 중력이 다른 자연의 힘보다 엄청나게 약한 이유에 중점을 두지 만, 서로 매우 다른 일부 가상의 힘을 지니는 입자의 질량에 대한 예측 값도 포함합니다. 가상의 입자 중 하나 인 iggs 스 입자 (Higgs particle)는 상대적으로 가벼울 것으로 예상되는 반면, 가상 입자의 양자 기여는 최소한의 미세 조정 없이도 훨씬 더 큰 질량을 가져야 만하는 것으로 보인다. 이것은 대부분의 물리학 자들에게는 극히 드물게 고려되므로, 불일치를 설명하기 위해 몇 가지 기본 원칙이 필요합니다.

초대칭 이론 (SUSY)은 한 가지 가능한 설명을 제공합니다. 이것은 모든 fermion (또는 물질 형성 입자)에 대해 보손 (boson) 또는 강제 운반 입자가 있으며 그 반대도 마찬가지이므로 표준 모델의 모든 입자는 초대칭 파트너 또는 "슈퍼 파트너"를 갖습니다. 관찰되지 않았다면, 그것은 대칭이 깨졌고 초대칭이 매우 높은 에너지에서만 존재한다는 것을 의미한다. 이 이론에 따르면, 계층 구조 문제는 가상 입자와 그 수퍼 파트너의 질량 기여가 상쇄되어 표준 모델에서 명백한 불일치를 제거한다는 사실에 의해 해결됩니다. 그러나 초대칭에 문제가 있습니다.

쿼크와 같은 기본 물질 형성 입자는 질량이 다른 3 세대 또는 "맛"으로 나옵니다. 초대칭이 깨지면 전체 상호 작용이 발생할 수 있으며,이 중 일부는 이러한 입자의 향을 변화시킵니다. 이러한 상호 작용은 실험적으로 관찰되지 않기 때문에, 모든 초대칭 파괴 이론은 어떤 방식으로 풍미 위반을 방지하는 메커니즘을 포함해야합니다.

이것은 격리가 시작되는 곳입니다. 더 높은 차원의 벌크에 떠있는 3 차원 브레인의 개념으로 돌아 가면, 표준 모델의 입자와 힘이 존재하는 것과 분리 된 브레인으로 분리되는 초대칭을 격리 할 수 ​​있습니다. 벌크 내에서 이동할 수있는 힘을 전달하는 입자를 통해 수퍼 대칭 측정 파단 효과를 표준 모델 브레인에 전달할 수 있지만, 그렇지 않으면 표준 모델 입자는 깨지지 않은 수퍼 대칭에서와 동일한 방식으로 작동합니다. 대칭 파괴 브레인 및 표준 모델 브레인 모두와 상호 작용할 수있는 벌크의 입자는 어떤 상호 작용이 발생할 수 있는지를 결정하고 우리가 관찰하지 않는 풍미 변경 상호 작용을 배제 할 수 있습니다. 이론은 중력-힘을 가하는 입자 인 그레이비 톤이이 역할을한다면 잘 작동합니다.

끈 이론과 M 이론에 관한 다른 많은 아이디어와 달리 격리 된 초대칭을 테스트하는 것이 가능해 보입니다. LHC (Large Hadron Collider)가 달성 할 수있는 에너지 범위 내에있는 힘을 전달하는 입자 인 보손 수퍼 파트너의 질량을 예측합니다. 이 입자들이 LHC에 의해 관찰된다면, 그들의 질량은 예측 된 것과 일치 될 수 있습니다. 그러나 2011 년 현재 LHC의 실험에서 이러한 수퍼 파트너가 자신이 나타날 것으로 예상되는 에너지를 감지하지 못했습니다. 그 결과 더 복잡한 버전은 아니지만 가장 간단한 SUSY 버전을 배제한 것으로 보입니다. SUSY가 잘못되었다고해도 격리에 대한 아이디어는 물리학의 다른 문제와 미스터리와 관련하여 여전히 유용한 응용 프로그램을 가질 수 있습니다.