В физике элементарных частиц расщепленная суперсимметрия — это предложение для физики за пределами Стандартной модели .
Она была предложена отдельно в трех статьях. Первая была сделана Джеймсом Уэллсом в июне 2003 года в более скромной форме, которая слегка смягчила предположение о естественности в потенциале Хиггса . В мае 2004 года Нима Аркани-Хамед и Савас Димопулос утверждали, что естественность в секторе Хиггса может быть неточным руководством для предложения новой физики за пределами Стандартной модели, и утверждали, что суперсимметрия может быть реализована другим способом, который сохраняет объединение калибровочной связи и имеет кандидата на темную материю . В июне 2004 года Джан Джудиче и Андреа Романино утверждали с общей точки зрения, что если кто-то хочет объединения калибровочной связи и кандидата на темную материю, то эта расщепленная суперсимметрия является одной из немногих существующих теорий.
Новые легкие (~ ТэВ ) частицы в расщепленной суперсимметрии (за пределами частиц Стандартной модели)
Лагранжиан для расщепленной суперсимметрии ограничен существованием высокоэнергетической суперсимметрии. В расщепленной суперсимметрии есть пять связей: квартикальная связь Хиггса и четыре связи Юкавы между Хиггсино, Хиггсом и гавджино. Связи задаются одним параметром, , в масштабе, где суперсимметричные скаляры расцепляются. Ниже масштаба нарушения суперсимметрии эти пять связей эволюционируют через уравнение ренормгруппы вплоть до масштаба ТэВ. На будущем линейном коллайдере эти связи можно было бы измерить на уровне 1%, а затем ренормгруппа эволюционировала до высоких энергий, чтобы показать, что теория суперсимметрична в чрезвычайно высоком масштабе.
Яркой особенностью расщепленной суперсимметрии является то, что глюино становится квазистабильной частицей со временем жизни, которое может составлять до 100 секунд. Глюино, которое прожило бы дольше, нарушило бы нуклеосинтез Большого взрыва или наблюдалось бы как дополнительный источник космических гамма-лучей . Глюино является долгоживущим, потому что оно может распадаться только на скварк и кварк , и потому что скварки настолько тяжелые, что эти распады сильно подавлены. Таким образом, скорость распада глюино можно грубо оценить в натуральных единицах , как где - масса покоя глюино и масса покоя скварка. Для массы глюино порядка 1 ТэВ космологическая граница, упомянутая выше, устанавливает верхнюю границу масс скварков около ГэВ .
Потенциально долгое время жизни глюино приводит к разным сигнатурам коллайдера на Тэватроне и Большом адронном коллайдере . Есть три способа увидеть эти частицы:
Расщепленная суперсимметрия допускает объединение калибровочных связей , как это делает суперсимметрия, поскольку частицы, имеющие массы, значительно превышающие масштаб ТэВ , не играют большой роли в объединении. Эти частицы — гравитино , которые имеют малую связь (порядка гравитационного взаимодействия) с другими частицами, и скалярные партнеры фермионов стандартной модели, а именно скварки и слептоны . Последние перемещают бета-функции всех калибровочных связей вместе и не влияют на их объединение, поскольку в теории великого объединения они образуют полный мультиплет SU(5) , как и полное поколение частиц.
Расщепленная суперсимметрия также решает космологическую проблему гравитино , поскольку масса гравитино намного больше ТэВ .
Верхние границы скорости распада протона также могут быть соблюдены, поскольку скварки также очень тяжелые.
С другой стороны, в отличие от обычной суперсимметрии , расщепленная суперсимметрия не решает проблему иерархии , которая была основной мотивацией для предложений о новой физике за пределами Стандартной модели с 1979 года. Одно из предложений заключается в том, что проблема иерархии «решается» путем предположения о тонкой настройке по антропным причинам .
Первоначальное отношение части сообщества физиков высоких энергий к расщепленной суперсимметрии было проиллюстрировано пародией под названием суперрасщепленная суперсимметрия . Часто, когда предлагается новое понятие в физике, возникает рефлекторная реакция. Когда естественность в секторе Хиггса изначально предлагалась как мотивация для новой физики, это понятие не воспринималось всерьез. После того, как была предложена суперсимметричная Стандартная модель, Шелдон Глэшоу пошутил, что «половина частиц уже открыта». Спустя 25 лет понятие естественности настолько укоренилось в сообществе, что предложение теории, которая не использовала естественность в качестве основной мотивации, было высмеяно. Расщепленная суперсимметрия делает предсказания, которые отличаются как от Стандартной модели , так и от Минимальной суперсимметричной Стандартной модели , и окончательная природа естественности в секторе Хиггса, как мы надеемся, будет определена на будущих коллайдерах.
Многие из первоначальных сторонников естественности больше не верят, что она должна быть исключительным ограничением для новой физики. Кеннет Уилсон изначально выступал за это, но недавно назвал это одной из своих самых больших ошибок в карьере. [ необходима цитата ] Стивен Вайнберг ослабил понятие естественности в космологической постоянной и выступил за ее экологическое объяснение в 1987 году. Леонард Сасскинд , который изначально предложил техниколор , является твердым сторонником понятия ландшафта и неестественности. Савас Димопулос , который изначально предложил суперсимметричную Стандартную модель, предложил разделенную суперсимметрию.
