Wat is er in de natuurkunde verzeggen?

In de context van fysica is sequestering een voorgesteld middel waarmee bepaalde deeltjes en krachten kunnen worden beperkt tot extra dimensies, het voorkomen of minimaliseren van hun interactie met de deeltjes en krachten die het standaardmodel omvatten. Het idee, dat bijzonder relevant is voor snaartheorie, M-theorie en supersymmetrie (Susy), is ontwikkeld door de theoretische fysici Lisa Randall en Raman Sundrum. Sequestering kan enkele grote problemen oplossen bij de deeltjesfysica. In het bijzonder biedt het een oplossing voor wat bekend staat als het "hiërarchieprobleem" door het breken van supersymmetrie, terwijl het een ander probleem vermijdt dat bekend staat als "smaakschending".

Fysici hebben al lang een grootse uniform theorieën (darm) die de vier krachten van de natuur verenigt - de sterke en zwakke nucleaire krachten, en de ernst van de elementaire de eigenschappen van de natuur. Het grote probleem dat een dergelijke theorie moet aanpakken, is de schijnbare incompatibility van algemene relativiteitstheorie met kwantumtheorie en het standaardmodel. Stringtheorie, waarin de meest fundamentele eenheden van materie, zoals elektronen en quarks, worden beschouwd als extreem kleine, eendimensionale, stringachtige entiteiten, is een poging tot een dergelijke theorie. Dit is ontwikkeld tot M-theorie, waarin snaren kunnen worden uitgebreid tot twee en driedimensionale "branen" die in een hogere dimensionale ruimte drijven, bekend als de "bulk".

Naast de problemen die betrokken zijn bij het in beeld brengen van de zwaartekracht, is er een probleem met het standaardmodel zelf, bekend als het hiërarchieprobleem. Simpel gezegd, het hiërarchieprobleem concentreert zich op waarom de zwaartekracht enorm zwakker is dan de andere krachten van de natuur, maar het omvat ook voorspelde waarden voor de massa's van sommige hypothetische krachtdragende deeltjes die enorm van elkaar verschillen. Eén hypothetisch deeltje in deeltulaR, het Higgs-deeltje, wordt voorspeld dat het relatief licht is, terwijl het lijkt erop dat kwantumbijdragen van virtuele deeltjes het enorm massiever moeten maken, althans zonder een buitengewone mate van verfijning. Dit wordt door de meeste fysici als uiterst onwaarschijnlijk beschouwd, dus een onderliggend principe wordt gezocht om de verschillen te verklaren.

De theorie van supersymmetrie (SUSY) geeft een mogelijke verklaring. Dit stelt dat voor elk fermion-of materie-vormende deeltje-er een boson-of kracht-rijzend deeltje-en vice-versa is, zodat elk deeltje in het standaardmodel een supersymmetrische partner of "superpartner" heeft. Omdat deze superpartners niet zijn waargenomen, betekent dit dat de symmetrie is gebroken en dat supersymmetrie alleen bestaat bij zeer hoge energieën. Volgens deze theorie wordt het hiërarchieprobleem opgelost door het feit dat de massabijdragen van de virtuele deeltjes en hun superpartners annuleren, waardoor de schijnbare D wordt verwijderdIScrepances in het standaardmodel. Er is echter een probleem met supersymmetrie.

Fundamentele materievormende deeltjes zoals Quarks komt in drie generaties of 'smaken', met verschillende massa's. Wanneer supersymmetrie wordt verbroken, lijkt het erop dat een hele reeks interacties kan optreden, waarvan sommige de smaken van deze deeltjes zouden veranderen. Aangezien deze interacties niet experimenteel worden waargenomen, moet elke theorie van het breken van supersymmetrie op de een of andere manier een mechanisme bevatten dat voorkomt wat bekend staat als smaakschendingen.

Dit is waar sequestering binnenkomt. Terugkerend naar het concept van driedimensionale zemelen die in een hogere dimensionale bulk zweven, is het mogelijk om supersymmetrie te sekwestreren die breekt naar een afzonderlijk braan van dat waarop de deeltjes en krachten van het standaardmodel verblijven. De supersymmetrie-brekende effecten kunnen worden gecommuniceerd naar het standaardmodelbraan door krachtdragende deeltjes die in staat zijn om binnen het bulk te bewegen, maar anders, het standaardmodel PArtikelen zouden zich op dezelfde manier gedragen als bij ononderbroken supersymmetrie. Deeltjes in het bulk die kunnen interageren met zowel het symmetriebrekende braan als het standaardmodel Brane zouden bepalen welke interacties kunnen optreden, en kunnen de smaakveranderende interacties uitsluiten die we niet waarnemen. De theorie werkt goed als het graviton-het hypothetische zwaartekrachtkracht-draagde deeltje-deze rol speelt.

In tegenstelling tot veel andere ideeën met betrekking tot snaartheorie en M-theorie, lijkt het mogelijk om sekwestrische supersymmetrie te testen. Het doet voorspellingen voor de massa's van de superpartners van de bosonen-krachtdragende deeltjes-die zich binnen het bereik van energieën bevinden die haalbaar zijn door de grote Hadron Collider (LHC). Als deze deeltjes worden waargenomen door de LHC, kunnen hun massa's worden gekoppeld aan wat wordt voorspeld. Vanaf 2011 hebben experimenten bij de LHC er echter niet in geslaagd deze superpartners te detecteren bij de energieën waar ze naar verwachting zouden verschijnen, een resultaat dat lijkt uit te sluitenDe eenvoudigste versie van Susy, hoewel niet enkele meer complexe versies. Zelfs als Susy verkeerd is bewezen, kan het idee van sequestering nog steeds nuttige toepassingen hebben met betrekking tot andere problemen en mysteries in de natuurkunde.