Supersymetrie: Možné strašidelné spojení mezi částicemi

Každý, kdo studoval základní vědu, ví o atomu: základní stavební blok hmoty, jak ji známe. Všichni jsme spolu s naší planetou, sluneční soustavou, hvězdami a galaxiemi, vyrobeni z atomů. Ale atomy samotné jsou postaveny z mnohem menších jednotek zvaných „subatomické částice“ - elektrony, protony a neutrony. Nazývá se studium těchto a dalších subatomických částic "částicová fyzika" studium povahy a interakcí mezi těmito částicemi, které tvoří hmotu a záření.

Jedním z nejnovějších témat ve výzkumu částicové fyziky je „supersymetrie“, která jako řetězec teorie, používá modely jednorozměrných řetězců namísto částic k vysvětlení určitých jevů, které dosud nejsou dobře známy. Teorie říká, že na začátku vesmíru, kdy se tvořily základní částice, byl vytvořen stejný počet takzvaných „superčástí“ nebo „superpartnerů“ současně. Ačkoli tato myšlenka ještě není prokázána, fyzici používají nástroje jako Velký Hadron Collider hledat tyto superčásti. Pokud existují, přinejmenším by zdvojnásobil počet známých částic ve vesmíru. Abychom porozuměli supersymetrii, je nejlepší začít pohledem na částice, které

Subatomické částice nejsou nejmenší jednotky hmoty. Skládají se z ještě jemnějších divizí zvaných elementární částice, které samy fyzici považují za excitace kvantových polí. Ve fyzice jsou pole oblasti, kde je každá oblast nebo bod ovlivněna silou, jako je gravitace nebo elektromagnetismus. „Kvantové množství“ označuje nejmenší množství jakékoli fyzické entity, která se podílí na interakcích s jinými entitami nebo je ovlivněna silami. Energie elektronu v atomu je kvantována. Lehká částice, nazývaná foton, je jediné kvantum světla. Pole kvantová mechanika nebo kvantová fyzika je studium těchto jednotek a vliv fyzických zákonů na ně. Nebo si to představte jako studium velmi malých polí a diskrétních jednotek a jak jsou ovlivněny fyzickými silami.

Všechny známé částice, včetně subatomárních částic, a jejich interakce jsou popsány teorie zvaná Standardní model. Má 61 elementárních částic, které se mohou kombinovat a vytvářet složené částice. Ještě to není úplný popis přírody, ale dává to částečným fyzikům dostatek na to, aby se pokusili a porozumět některým základním pravidlům o tom, jak je hmota tvořena, zejména na začátku vesmír.

Standardní model popisuje tři ze čtyř základních sil ve vesmíru: elektromagnetická síla (který se zabývá interakcemi mezi elektricky nabitými částicemi), slabá síla (která se zabývá interakcí mezi subatomovými částicemi, které mají za následek radioaktivní rozpad), a silná síla (který drží částice pohromadě na krátké vzdálenosti). Nevysvětluje to to gravitační síla. Jak je uvedeno výše, popisuje také 61 dosud známých částic.

Studium nejmenších částic a sil, které je ovlivňují a řídí, vedlo fyziky k myšlence supersymetrie. Tvrdí, že všechny částice ve vesmíru jsou rozděleny do dvou skupin: bosony (které jsou dále členěny na obrysové bosony a jeden skalární boson) a fermiony (které jsou dále klasifikovány jako kvarky a antikvarky, leptony a anti-leptony a jejich různé „generace“). Hadrony jsou složeny z více kvarků. Teorie supersymetrie předpokládá, že existuje souvislost mezi všemi těmito typy částic a podtypy. Například supersymetrie říká, že pro každý boson musí existovat fermion, nebo pro každý elektron naznačuje, že je superpartner nazýván „selectron“ a naopak. Tito superpartneři jsou nějakým způsobem spojeni.

Supersymetrie je elegantní teorie, a pokud se ukáže, že je to pravda, šlo by to daleko k pomoci fyzici plně vysvětlí stavební kameny hmoty v rámci standardního modelu a přivedou gravitaci do složit. Dosud však superpartnerské částice nebyly při experimentech s použitím Velký Hadron Collider. To neznamená, že neexistují, ale že ještě nebyly detekovány. Může také pomoci fyzikům částic zachytit hmotu velmi základní subatomické částice: Higgsův boson (což je projevem něco, co se nazývá Higgsovo pole). Toto je částice, která dává hmotě veškerou hmotu, takže je důležité ji důkladně pochopit.

Pojem supersymetrie, i když je nesmírně složitý, je ve svém srdci způsob, jak se ponořit hlouběji do základních částic, které tvoří vesmír. I když si částečtí fyzici myslí, že v subatomárním světě našli velmi základní jednotky hmoty, stále je mají daleko k úplnému pochopení. Bude tedy pokračovat výzkum povahy subatomových částic a jejich možných superpartnerů.

Supersymetrie může také fyzikům pomoci se zapnout povaha temné hmoty. Jde o (dosud) neviditelnou formu hmoty, kterou lze nepřímo odhalit jejím gravitačním účinkem na normální hmotu. Mohlo by to přijít na to, že stejné částice, které jsou hledány ve výzkumu supersymetrie, by mohly mít ponětí o povaze temné hmoty.