Was ist, wenn der LHC SUSY nicht sieht?

Eine Frage in vier Teilen.

  1. Was sind die Hauptprobleme, die Supersymmetrie zu lösen vorgibt?

  2. Was würde einen Mangel an Beweisen für SUSY bei den vorgeschlagenen LHC-Energieskalen darstellen (z. B. werden bestimmte vorhergesagte Superpartner tatsächlich nicht beobachtet)?

  3. Gibt es alternative theoretische Ansätze, die die SUSY-Problematik adressieren und in einem solchen LHC-No-SUSY-Szenario noch glaubwürdig wären?

  4. Wo würde die LHC-Nichtbestätigung von SUSY die String-Theorie verlassen?

Ich würde gerne denken, dass diese vier Punkte zu einer Frage zusammengefasst werden könnten.

Antworten (4)

Lassen Sie mich zunächst etwas betonen, das heutzutage von einer dicken Schicht Fehlinformationen in den Medien verdeckt wird: Es ist völlig verfrüht, zu schlussfolgern, ob der LHC SUSY sehen wird oder nicht. Die großen Detektoren haben nur 45/pb der Daten gesammelt (und 35/pb ausgewertet). Der "slash pb" sollte als "inverse picobarns" ausgesprochen werden.

Der LHC soll hundert- oder tausendmal mehr Daten sammeln, als er bisher aufgezeichnet hat, und er sollte schließlich mit einer doppelten Energie betrieben werden (14 TeV Gesamtenergie statt der derzeitigen 7 TeV Gesamtenergie). Jede Multiplikation der integrierten Leuchtkraft (Anzahl der Kollisionen) mit 10 entspricht dem Zugang neuer Teilchen, deren Massen etwa 2-mal größer sind. Das bedeutet, dass der LHC in der Lage sein wird, über die Existenz neuer Teilchen bei Massen zu entscheiden, die 4- bis 16-mal höher sind als die aktuellen unteren Grenzen (16 schließt auch die wahrscheinliche Erhöhung von 2x 3,5 TeV auf 7 TeV ein).

Es gibt mindestens zwei "weitgehend unabhängige" Parameter mit der Dimension Masse in SUSY - ich meine m 0 und m 1 / 2 . Die Zahl aus dem vorherigen Satz sollte also wirklich quadriert werden, und bei vernünftigem Zählen und mit einem vernünftigen Maß hat der LHC nur etwa 1/16 - 1/256 des Parameterraums untersucht, der dem LHC während seiner Lebensdauer zugänglich ist.

Das einzige, was wir jetzt sagen können, ist, dass SUSY nicht in einem extrem frühen Stadium des Experiments entdeckt wurde – was viele Menschen gehofft haben, aber diese Möglichkeit wurde nie durch etwas anderes als ein Wunschdenken gestützt. Ob der LHC SUSY sehen kann, bleibt möglicherweise mehrere Jahre lang eine offene Frage - es sei denn, der LHC wird es viel früher sehen. Es ist ein Experiment, das bis 2020 und darüber hinaus fortgesetzt werden kann.

Wir wissen nicht wirklich, wo die Superpartner-Massen sein könnten - aber sie könnten bei einigen TeV liegen und dies würde immer noch bedeuten, dass sie für den LHC zugänglich sind.

Nun, Ihre Fragen:

Was SUSY zu lösen hilft

Erstens ist SUSY eine natürliche – und größtenteils unvermeidliche – Folge der Stringtheorie, der einzigen konsistenten Quantentheorie, die seit 2011 sowohl die Schwerkraft als auch die Yang-Mills-Kräfte umfasst. Siehe

http://motls.blogspot.com/2010/06/why-string-theory-implies-supersymmetry.html

In diesem Zusammenhang wird Supersymmetrie für die Stabilität des Vakuums und andere Dinge benötigt, zumindest auf einem bestimmten Niveau. Aus anderen Gründen, die weiter unten diskutiert werden, ist es natürlich zu erwarten, dass SUSY bis zu LHC-ähnlichen Energieskalen ununterbrochen sein sollte (dh dass es am LHC sichtbar sein sollte) - aber es gibt kein scharfes Argument, das die Superpartner-Skala berechnen könnte. Einige Stringtheoretiker sagen sogar, dass erwartet werden sollte, dass die Supersymmetrie auf einer sehr hohen Skala (nahe der GUT-Skala oder Planck-Skala) gebrochen wird – weil dies ein „generisches Verhalten“ in der String-Landschaft ist (die „Mehrheit“ der Minima haben ein hochgradiger SUSY-Bruch, der SUSY für machbare Experimente unzugänglich machen würde) - also erwarten diese Befürworter der anthropischen Argumentation nicht, dass SUSY am LHC gesehen wird. Jedoch,

Wieso den? Es gibt mehrere Hauptargumente: SUSY bietet möglicherweise einen sehr natürlichen Kandidaten für Teilchen aus dunkler Materie, nämlich das LSP (leichtestes supersymmetrisches Teilchen), höchstwahrscheinlich das Neutralino (der Superpartner des Photons oder Z-Bosons oder der Higgs-Bosonen oder ihrer Mischung). das scheint ungefähr die richtige Masse, Stärke der Wechselwirkungen und andere Dinge zu haben, um die Rolle des Großteils der dunklen Materie im Universum zu spielen (so dass die Urknalltheorie mit diesem zusätzlichen Teilchen zu einem Universum führt, das dem unseren ähnlich ist 13,7 Milliarden Jahre). Siehe einen Artikel über SUSY und dunkle Materie:

http://motls.blogspot.com/2010/07/susy-and-dark-matter.html

Außerdem verbessert SUSY mit Superpartnern nicht weit von der TeV- oder LHC-Energieskala die Vereinheitlichung der Pegelkopplung, sodass die Stärken der Kopplungen wirklich gut nahe der GUT-Skala vereinheitlicht werden (und vielleicht in einer einzigen und einfachen Gruppe auf einer höheren Energieskala nicht integriert werden weit von der Planck-Skala), siehe:

http://motls.blogspot.com/2010/06/susy-and-gauge-coupling-unification.html

Die Vereinigung in den einfachsten supersymmetrischen Modellen ist nur gut, wenn die Superpartner nicht zu weit von der TeV-Skala entfernt sind - aber wenn sie um 10 TeV liegen, ist es immer noch knapp in Ordnung. Der gleiche Kommentar mit dem gleichen Wert 10 TeV gilt auch für den oben diskutierten Job der Dunklen Materie der Neutralinos.

Schließlich und am bekanntesten stabilisiert SUSY mit Superpartner-Massen nicht weit von der TeV- oder LHC-Skala die Higgs-Masse – es erklärt, warum die Higgs-Masse (und folglich unter anderem die Massen von W-Bosonen und Z-Bosonen) es nicht ist durch die Quantenkorrekturen (mit Schleifen von Teilchen-Antiteilchen-Paaren in den Feynman-Diagrammen) in Richtung einer riesigen Energieskala wie der Planck-Skala getrieben. Diese ansonsten erwarteten Quantenkorrekturen werden bei der TeV-Genauigkeit aufgehoben, wenn die Massen der Superpartner in der Nähe von TeV liegen - und die resultierende Higgs-Masse kann dann mit einem zusätzlichen 10:1-Glück natürlich im erwarteten 100-GeV-200-GeV-Fenster liegen (was nicht schlecht ist ).

Je leichter die Superpartner-Massen sind, desto "natürlicher" erklärt SUSY, warum die Higgs-Masse leicht bleibt. Aber es gibt kein striktes Argument dafür, dass die Superpartner leichter als 1 TeV oder 10 TeV sein müssen. Es "klingt nur seltsam", wenn sie viel höher wären, weil ein nicht zu vernachlässigender Teil des Hierarchieproblems verbleiben würde. Siehe einen Text über SUSY und das Hierarchieproblem:

http://motls.blogspot.com/2010/07/susy-and-hierarchy-problem.html

Man kann sagen, dass Experimente bereits 99,999999999+ Prozent des natürlichen A-priori-Intervalls für eine denkbare Higgs-Masse im Standardmodell widerlegen. SUSY ändert diese Zählung – die Wahrscheinlichkeit, dass die Higgs-Masse am Ende ungefähr so ​​niedrig ist, wie es die elektroschwachen Beobachtungen vermuten lassen, wird nach einer SUSY-Theorie mit 100 Prozent vergleichbar. Um mit anderen verfügbaren Experimenten übereinzustimmen, muss SUSY einige andere Parameter anpassen, aber an guten Punkten des Parameterraums ist keine der Anpassungen so extrem wie die Anpassung der Higgs-Masse im nicht-supersymmetrischen Standardmodell.

Können wir entscheiden, ob SUSY am LHC ist?

SUSY mag sich für einige Zeit verstecken, aber der LHC ist einfach so geplant, dass er eine bestimmte Anzahl von Kollisionen bei einer bestimmten Energie durchführt, und diese Kollisionen können schließlich mit den modernsten Methoden untersucht werden, und der Beweis für SUSY wird entweder da sein die Daten oder nicht. Manche Phänomenologen wollen oft sehr bescheiden bleiben und sprechen von zahlreichen komplexen Möglichkeiten, wie sich SUSY weiterhin verstecken kann – oder de facto nicht von anderen Modellen zu unterscheiden ist. Manchmal sind jedoch dieselben Leute in der Lage, innerhalb eines Wochenendes ein zufällig konstruiertes künstliches Modell (fiktiv erzeugte Kollisionsdaten) zurückzuentwickeln: Dies sind die Spiele, die bei den Olympischen Spielen des LHC gespielt werden. Ich erwarte also nicht wirklich viel Verstecken. Mit den Daten entscheidet sich endgültig das Schicksal des LHC-Maßstabs SUSY.

Wenn SUSY im LHC-Maßstab vorhanden ist, wird der LHC natürlich irgendwann ein Feuerwerk an neuen Effekten entdecken (SUSY ist auch die attraktivste realistische Möglichkeit für die Experimentatoren) - unter anderem alle Superpartner der bekannten Teilchen (wie z erweiterter Higgs-Sektor relativ zum Standardmodell). Ihre Spins und Kopplungen müssen überprüft werden, um (nicht) mit denen der bekannten Teilchen übereinzustimmen, und so weiter. All die Massen mögen für uns überraschend sein - wir kennen keine von ihnen wirklich, obwohl wir verschiedene Modelle des SUSY-Brechens haben, die verschiedene Muster vorhersagen.

Alternativen bei SUSY-Nichtbeachtung

Die dunkle Materie mag aus Ad-hoc-Partikeln bestehen, die keine großen Strukturen benötigen – aber solche Alternativen wären durch nichts anderes gerechtfertigt als durch die einfache und einzige Aufgabe, die sie spielen sollten. Natürlich gibt es viele Alternativen in der Literatur, aber keine davon scheint durch andere Beweise so gerechtfertigt zu sein – dh nicht ad hoc – wie SUSY. Ich denke, dass im Falle von keinem SUSY am LHC der LHC in einiger Entfernung davon bleiben wird, SUSY-Partikel als Quelle dunkler Materie "vollständig zu widerlegen", weil diese Rolle bis zu 10 TeV-Massen oder so und vieles davon spielen kann Intervall für den LHC unzugänglich bleiben.

Der LHC ist also ein großartiges Gerät, das stärker ist als das vorherige - aber man kann einfach nicht garantieren, dass es endgültige Antworten auf alle Fragen geben muss, die wir beantworten wollen. Diese Tatsache mag unbequem sein (und viele Laien lieben es, versprochen zu werden, dass alle Fragen für diese Milliarden von Dollar unweigerlich beantwortet werden – ob es wahr ist oder nicht), aber es ist einfach eine Tatsache, dass der LHC keine Maschine ist, um jedes Gesicht Gottes zu sehen . Es gibt verschiedene Alternativen zur Lösung des Hierarchieproblems - das kleine Higgs-Modell, die Randall-Sundrum-Modelle (die am Ende des LHC auch widerlegt werden können - der LHC soll über das Schicksal jeder Lösung der Hierarchie entscheiden Problem, obwohl sie immer eine gewisse Unsicherheit bleiben können) usw. - aber ich bin überzeugt, dass selbst für den Fall, dass SUSY nicht am LHC beobachtet wird,

Wenn jemand bessere neue Modelle oder erstaunliche experimentelle LHC- (oder andere) Beweise für einige bestehende Modelle findet, kann sich die Situation natürlich ändern. Aber im Moment, abgesehen von SUSY, gibt es wirklich keine alternativen Theorien, die auf natürliche Weise die drei oben genannten Probleme gleichzeitig erklären oder lösen. Diese Fähigkeit von SUSY, viele Dinge gleichzeitig zu lösen, ist sicherlich kein Beweis dafür, dass es von allen die richtige Lösung sein muss - aber es ist ein großer Hinweis. Das ist der Grund, warum Teilchenphysiker glauben, dass dies zu diesem Zeitpunkt die wahrscheinlichste neue Physik ist – eine Schlussfolgerung, die sich ändern kann, aber nur, wenn neue (theoretische oder experimentelle) Beweise vorliegen.

Obwohl klar ist, dass das Fehlen von SUSY am LHC die Argumente für SUSY und alle verwandten Richtungen schwächen würde, bin ich überzeugt, dass SUSY immer noch die sein wird, wenn in Zukunft nicht einige spektakuläre neue Alternativen oder spektakuläre neue Beweise für andere Theorien gefunden werden einzige ernsthafteste Richtung in der Phänomenologie. In der formalen Theorie wird seine Schlüsselrolle ziemlich garantiert überragend bleiben, unabhängig von den Ergebnissen des LHC oder irgendwelchen denkbar durchführbaren Experimenten. Je formaler Teile der Hochenergietheorie ein Theoretiker studiert, desto weniger abhängig ist seine Arbeit von den LHC-Ergebnissen.

Ich muss nicht erklären, dass das Fehlen von SUSY am LHC eine schärfere Spaltung der Teilchenphysik-Community bedeuten würde.

Fehlen von SUSY und Stringtheorie

Wenn bis 2012 oder 2015 oder 2020 kein SUSY gesehen würde, wären die Kritiker der Stringtheorie eindeutig lauter als je zuvor. Innerhalb der Stringtheorie würden sich die anthropischen Stimmen und Versuche, ein vernünftiges Vakuum zu finden, indem das SUSY auf einer hochenergetischen Skala bricht, verstärken. Aber qualitativ würde sich eigentlich nichts ändern. Der LHC ist großartig, aber er verschiebt die Energiegrenze des Tevatron höchstens um 1-1,5 Größenordnungen oder so.

Wenn am LHC neue Physik gefunden wird, die nicht von SUSY stammt, werden die meisten Teilchenphysiker offensichtlich an Modellen interessiert sein, die für die Beobachtungen relevant sein können. Wenn der LHC keine neue Physik sieht, zB wenn er nur ein einziges Higgs-Boson sieht, und nichts anderes jemals erscheint, wird die aktuelle Situation qualitativ fortbestehen und die Spannungen werden nur verstärkt. Ernsthafte Physiker werden ihre überwiegend theoretischen und immer sorgfältigeren Studien (basierend auf den Beobachtungen, die vor Jahrzehnten in Theorien eingeflossen sind) ohne jede Anleitung über neue Physik aus den verfügbaren neuen Experimenten fortsetzen müssen (einfach weil es keine neuen Daten geben würde !) - während die nicht so ernsthaften Physiker und Menschen rund um die Wissenschaft ihre feindseligen und völlig irrationalen Behauptungen verstärken werden, dass Physik keine Wissenschaft mehr ist.

Soziologisch würde die Situation für gute Physiker mit ziemlicher Sicherheit unangenehm und für populistische und ungebildete Wissenschaftskritiker, die sich nicht wirklich für die Wahrheit über die physikalische Welt interessieren, angenehm werden. Aber die Natur arbeitet auf welche Weise auch immer Sie es tut. Sie ist nicht verpflichtet, regelmäßig einen Teil Ihrer Geheimnisse aufzudecken.

Eine Arbeit mit der gleichen Frage im Titel

Amüsanterweise existiert ein 2 Wochen alter Preprint von 8 Autoren:

http://arxiv.org/abs/arXiv:1102.4693
Was ist, wenn der LHC im sqrt(s)=7 TeV-Lauf keine Supersymmetrie findet?

Sie können sehen, dass die Frage in ihrem Titel fast identisch mit Ihrer Frage bei Physics Stack Exchange ist. Ihre Antwort ähnelt meiner obigen Antwort: Wenn der LHC während des 7-TeV-Laufs (der bis Ende 2012 andauern sollte) nicht gefunden wird, wäre SUSY immer noch eine akzeptable Lösung für alle oben genannten Probleme; allein unsere Vorstellung von den Massen der stark wechselwirkenden Superpartner (Gluinos und Squarks) müsste auf über etwa 1 TeV angehoben werden. Es ist ziemlich natürlich, dass diese stark interagierenden Superpartner die schwersten unter den Superpartnern sind – was es automatisch schwieriger macht, sie an Hadronenbeschleunigern wie dem LHC zu sehen.

Sehr geehrter @Luboš Motl, Sie haben eine ziemlich umfassende Antwort gegeben, aber ich möchte eine weitere Stärke zugunsten von SUSY hinzufügen. Nämlich Radiative Electroweak Symmetry Breaking (REWSB), also das aufwärts gerichtete Higgs, das tachyonisch wird (aufgrund der großen Yukawa-Spitze) und dadurch das auslöst S U ( 2 ) L × U ( 1 ) Y U ( 1 ) e m Symmetriebruch.
Richtig, nett, attraktiv und vielleicht sogar richtig – ist für die meisten Menschen, mich eingeschlossen, bisher nur nicht zum wichtigsten Teil der Annahmen geworden. Es ist schön zu sagen, dass einige Fakten über das Potenzial auf die Quantenschleifen zurückzuführen sind - aber sie haben auch "klassische" Beiträge. Ob es notwendig oder natürlich ist, dass Dinge durch Quanteneffekte ausgelöst werden, ist eine Frage des persönlichen Geschmacks, obwohl ich Ihre Gefühle sicherlich verstehe.
Sehr geehrter @LubošMotl, können Sie Ihre Antwort bezüglich neuer experimenteller Daten aktualisieren?
2012 und 2015 sind vorbei – was gibt es Neues?
Seit Anfang Februar 2017 sind alle veröffentlichten Daten des LHC mit dem Standardmodell kompatibel.

Das wichtigste Problem, das die Supersymmetrie löst, ist das Hierarchieproblem : Warum ist die schwache Skala, die die Geschwindigkeit des Beta-Zerfalls oder die Massen der W- und Z-Bosonen bestimmt, so viel kleiner als die Planck-Skala, die mit der Stärke zusammenhängt? die Gravitationskraft? Mit anderen Worten, warum ist die schwache Kraft so stark?, im Vergleich zur Schwerkraft? Das eigentliche Problem hier ist, dass quantenmechanische Korrekturen dazu neigen, die Energieskalen in jedem gegebenen System nahe an die größte Skala anzuheben, es sei denn, ein Mechanismus schützt sie. Selbst wenn Sie also das Standardmodell so anordnen, dass die schwache Skala einen bestimmten Wert hat, wollen Quanteneffekte es in die Nähe der Planck-Skala bringen. (Die Masse des Higgs-Bosons ist der spezifische Parameter, der von diesem Problem betroffen ist; alle anderen sind durch Symmetrien geschützt.)

Die Supersymmetrie löst dieses Problem auf elegante Weise: Im Grenzfall der exakten Supersymmetrie wird jede Korrektur, die die Higgs-Massenskala nach oben treibt, durch eine andere Korrektur mit entgegengesetztem Vorzeichen aufgehoben. Wenn die Supersymmetrie um die schwache Skala gebrochen wird, bleiben diese Korrekturen genau genug, um die schwache Skala niedrig zu halten. Es gibt im Wesentlichen nur zwei andere gute Ideen zur Lösung des Hierarchieproblems: Eine ist Technicolor , die besagt, dass die Skala genauso entsteht wie die QCD-Skala, weil eine gewisse Wechselwirkungsstärke bei sehr hohen Energien sehr schwach ist und bei niedrigeren Energien allmählich stärker wird , explodiert genau bei der schwachen Tonleiter; das andere sind große Extramaße, was das Problem nicht wirklich löst, sondern es in ein anderes, geometrisches Problem übersetzt, warum bestimmte Dimensionen so groß sind. (Ich beschönige die meisten anderen Ideen, wie Randall-Sundrum, kleine Higgs und zusammengesetzte Higgs-Modelle, die alle in gewissem Sinne bestimmte Versionen von Technicolor sind, die besonders nette Funktionen haben könnten.)

Der phänomenologische Hauptvorteil der Supersymmetrie gegenüber Technicolor und großen Extradimensionen besteht darin, dass sie sich gut mit all unseren Präzisionsbeobachtungen verträgt. Selbst ohne direkt neue Teilchen zu erzeugen, sagt jede Theorie der neuen Physik bestimmte Effekte voraus, die die Werte und Beziehungen zwischen genau gemessenen Größen leicht verschieben würden. Bis heute zeigt keine solche Präzisionsmessung eindeutig Beweise für Physik jenseits des Standardmodells. Das bedeutet, dass jede neue Theorie etwas angepasst werden muss, um all diese möglichen Korrekturen aufzuheben. Diese Abstimmungen müssen in manchen Theorien so präzise erfolgen, dass wir sie für unplausibel halten. Bei der Supersymmetrie ist relativ wenig Abstimmung erforderlich, um die Theorie mit dem, was wir bisher gemessen haben, in Einklang zu bringen.

Es hat auch den theoretischen Vorteil, eine tiefere Idee zu sein, sicherlich als Technicolor (das nur die Physik dupliziert, die wir bereits in QCD kennen) und wohl als zusätzliche Dimensionen.

Der andere sehr überzeugende Grund für SUSY, jenseits des Hierarchieproblems, ist die Vereinheitlichung der Spurweitenkopplung. Das ist wirklich eine empirische Tatsache. Die gemessenen Gauge-Kopplungen, wenn sie auf hohe Energien hochgefahren werden, vereinheitlichen sich nicht im Standardmodell. Sie vereinen sich jedoch ziemlich genau in der supersymmetrischen Modifikation des Standardmodells. Dies sieht aus wie ein Hinweis, den uns die Natur über die Hochenergiephysik gibt, und die meisten von uns denken, dass dies wahrscheinlich kein Zufall ist. Jetzt ist es möglich, die Vereinheitlichung der Gauge-Kopplung in anderen Szenarien als dem Standardmodell (wie einigen Versionen von Technicolor) zum Laufen zu bringen, aber es scheint nicht passieren zu wollen ; es braucht etwas Modellbau. Im supersymmetrischen Standardmodell kommt es einfach sofort heraus. Das ist für die meisten von uns ziemlich überzeugend.

Dunkle Materie ist der dritte Punkt, der normalerweise als Grund genannt wird, an SUSY zu glauben, aber ich finde ihn nicht sehr überzeugend. Es ist einfach, Nicht-SUSY-Modelle mit vernünftigen Kandidaten für Dunkle Materie und SUSY-Modelle ohne sie zu bauen, und es ist sehr plausibel, dass ein anderes extrem gut motiviertes Teilchen wie ein Axion die Dunkle Materie ist. Aber dunkle Materie könnte sich als Superpartner erweisen.

Wenn der LHC nach Plan läuft und keine Beweise für Superpartner findet, würden die meisten von uns erwarten, dass er Beweise für einen anderen Mechanismus zur Lösung des Hierarchieproblems auftauchen wird, wie z. B. Technicolor. (Es gibt viele Möglichkeiten, wie SUSY auftauchen könnte, aber wenn Superpartner auf der TeV-Skala vorhanden sind, ist es schwer vorstellbar, dass sie völlig übersehen werden könnten. Ich denke also, der LHC könnte uns wirklich davon überzeugen, dass es sie auf der TeV-Skala nicht gibt. ) Wenn es Beweise für keinen solchen Mechanismus findet (nur ein Standardmodell-Higgs und sonst nichts), dann stehen wir vor einem Rätsel, und viele Leute würden argumentieren, dass anthropische Szenarien die einzige Antwort sind. Das wäre ziemlich unbefriedigend, aber es hat keinen Sinn, sich darüber große Sorgen zu machen, es sei denn, es passiert.

Es gibt zwei Dinge, die SUSY in die Physik einbringt. Das erste ist, dass es sich um eine Lücke im „No-Go-Theorem“ von Coleman Mandula handelt, das es erlaubt, dass interne Symmetrien von Partikeln mit externen Symmetrien der Raumzeit funktionieren. SUSY funktioniert, indem es bosonische Felder in fermionische Felder umwandelt und umgekehrt. Teilchen, die wir kennen, haben also ihre supersymmetrischen Paare. Das bedeutet, dass das Vakuum eine gleiche Anzahl von fermionischen und bosonischen Teilchen hat, wobei die Nullpunktsenergie dieser Felder negativ bzw. positiv ist. Ungebrochene Supersymmetrie definiert natürlich ein Nullenergievakuum.

Wenn der LHC SUSY nicht findet, stehen wir vor einigen Problemen. Vor Jahrzehnten wurde angenommen, dass SUSY im 100-GeV-Bereich auftauchen würde, wo das Problem der Eichhierarchie mit leichten SUSY-Partikeln viel einfacher zu handhaben ist. Wenn wir SUSY nicht finden, sind Vereinheitlichungs- oder Eichhierarchieprobleme problematischer, und es ist möglich, dass die Natur einfach nicht supersymmetrisch ist. Aus verschiedenen Gründen vermute ich, dass wir, wenn wir SUSY nicht bekommen, auch das Higgs-Feld nicht finden werden, in welchem ​​Fall eine große Menge physikalischer Literatur auf wackeligen Beinen steht. Jacque Distler hat gesagt, er erwarte nichts vom LHC, was das düsterste mögliche Ergebnis für alle ist.

Ich werde angesichts eines solchen möglichen Ergebnisses nicht darüber diskutieren, ob die Stringtheorie eine Wissenschaft ist. Das Argument wäre dumm und sinnlos. Aber eine theoretische Entwicklung in der Wissenschaft, die konsequent den Kontakt zu experimentellen Beobachtungen versäumt, ist einfach in Schwierigkeiten und wird schließlich verkümmern. Dies gilt selbst dann, wenn sich herausstellt, dass wir, wenn die USA den Super-Collider gebaut hätten, Higgs und SUSY und so weiter gefunden hätten, denn das Problem ist, dass Geld und Geduld für diese Dinge erschöpft sein werden. Dies gilt insbesondere für die Vereinigten Staaten, die eindeutig eine im Niedergang begriffene Zivilisation sind, und Europa zieht offen nach. Beachten Sie auch, dass die Bevölkerung auf der ganzen Welt und insbesondere in den USA sehr religiös geworden ist, was für die wissenschaftliche Zukunft nichts Gutes verheißt. besonders große Wissenschaft Wenn es darin eine Zukunft gibt, liegt sie weiter unten in diesem Jahrhundert in China und den anderen asiatischen Mächten. Die westliche Welt, von den USA über Europa bis nach Russland, wird zu einem Klub wankender Giganten, die hoffnungslos treiben und im Niedergang begriffen sind.

Aus persönlicher Sicht heißt es auch, wenn nichts gefunden wird und man jung genug ist „Raus aus Dodge!“ Es wird nicht viel Sinn machen, mit einem Feld mithalten zu wollen, das unter diesen Bedingungen verkümmern wird. Ein Wechsel in neuere Arbeitsgebiete, Biophysik, Bioinformatik, Nanotechnologie und …, den ich vor einigen Jahren gemacht habe, ist sehr zu empfehlen. Stringtheorie ist wirklich cooles Zeug, aber es besteht die Möglichkeit, dass das Ganze implodiert.

Übrigens – meine Ablehnung galt dem sozialen Kommentar des Bewusstseinsstroms, nicht der Physik.
Das muss man im sozialen Kontext sehen. Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass das Zeitalter, in dem wir uns befinden, das Zeitalter der Vernunft und des Empirismus, wahrscheinlich nur die letzte aktuelle Phase im Fortschritt der Menschheit ist, genauso wie das vorherige Zeitalter des Glaubens oder das klassische Zeitalter und so weiter , Auch dies wird vorübergehen.
Ich glaube nicht, dass der LHC nichts sehen wird. Tatsächlich könnte es eine Goldgrube der Entdeckung sein, was ich hoffe. Andererseits bin ich als Kind aufgewachsen und habe Astronauten dabei zugesehen, wie sie auf dem Mond herumliefen, und es schien dieses Versprechen einer „Star Trek-Zukunft“ zu geben. Um ehrlich zu sein, denke ich, dass es im Laufe der Jahre so aussieht, als ob die Zukunft schnell über uns hereinbricht. Dasselbe könnte leider auch bei unserer Suche nach den Grundlagen der Physik passieren.
Die Zukunft der Physik liegt höchstwahrscheinlich in China und Asien. Die USA werden politisch von einer Bande von Schlägern geführt, die für eine Finanzmafia arbeiten und alles plündern. Motl schreibt gut über Saiten und dergleichen, ist aber auch eine Lobrede auf diese gierigsten, feigsten und käuflichsten Menschen. Wenn der LHC nichts findet, waren die letzten 30 Jahre der theoretischen Physik vielleicht Zeitverschwendung. Ich bin sicher, dass die USA nicht das Geld oder die Geduld haben werden, um zu sehen, ob die Theorie im Energiebereich von 25 TeV gerettet werden kann. Der ultimative China-Collider, irgendjemand?
@Lawrence B. Crowell Ich möchte Ihnen eine optimistische Note in Bezug auf den zukünftigen Maschinenbau geben. Es war einfacher, auf riesige Maschinen zu drängen, als Ideen für intelligente neue Methoden zur Teilchenbeschleunigungssuche zu finanzieren. Vielleicht wird eine Pause vom Laufen nach der nächsten Behemoth-Maschine die Erforschung von „Tischbeschleunigern“ ermöglichen. Tom Ypsilantis hat jahrelang versucht, ohne große Unterstützung einen Weg zu finden, die extrem hohen elektrischen Felder in Kristallen zu nutzen, um Teilchen zu beschleunigen. Die Forschung läuft noch gibt es in Vorschlägen für Myonenbeschleuniger, die Kristalle verwenden, um den Myonenstrahl zu biegen.
Fortsetzung: Mit den schnellen Fortschritten der Nanotechnologie und der Elektronik im Allgemeinen ist es keine Science-Fiction zu erwarten, dass eine neue, wirtschaftlichere Beschleunigungsmethode gefunden werden kann. Ich denke immer noch, dass ein Lepton Collider benötigt wird, selbst wenn der LHC etwas findet. Es ist zu schmutzig und zu viele Informationen gehen auf der Triggerebene verloren, da nicht alle Daten gespeichert werden können, um ein klares Verständnis der Landschaft zu ermöglichen. Vergleichen Sie die Ergebnisse von LEP mit denen des Tevatron. Entdeckung ist schön, aber der physikalische Kern liegt in der Genauigkeit der Messungen.
Sehr interessante Lektüre @Lawrence (+1.) @anna Ich habe mich nur gefragt, ob Sie eine Meinung zu „protonengetriebenen Plasma-Wakefield-Beschleunigern“ haben? Siehe Seite 18 auf den Folien dieses kürzlichen Vortrags, zum Beispiel: c-ad.bnl.gov/pac2011/proceedings/talks/tuobn5_talk.pdf Könnte dieses Schema in den kommenden Jahren jemals im LHC-Haupttunnel implementiert werden, und mit welcher Energie Leptonenstrahlen könnte dies bieten?
@LawrenceB.Crowell Schöner Beitrag +1. Glauben Sie jetzt, fast ein Jahrzehnt später, dass die Entdeckung des Higgs-Bosons gefälscht war? Einige Teilchen wurden gefunden und sie mussten eine enorme Investition in den Bau des LHC rechtfertigen, um das Higgs-Boson zu finden. Aus der anfänglichen Ankündigung „Wir haben ein Teilchen gefunden, das das Higgs-Boson sein könnte“ wurde also sehr schnell „das Higgs-Boson wurde gefunden“, aber war es das wirklich?

Was ist, wenn der LHC SUSY nicht sieht?

Die Tatsache, dass Supersymmetrie (SUSY) am LHC selbst bei 13 TeV nicht nachgewiesen wurde, ist ein Beweis dafür, dass die Loop-Quantengravitation (LQG) bevorzugt und die (Super-)String-Theorie abgelehnt wird – SUSY ist eine von Natur aus energiearme Lösung für Superstring Formulierungen. Dies zusammen mit der Unfähigkeit der Stringtheorie, eine eindeutige Calabi-Yau-Mannigfaltigkeitslösung für das Gravitationsfeld zu berechnen, hat in den letzten Jahren zu einer Abkehr von der Stringtheorie hin zur LQG geführt. Jüngste Entwicklungen von SU(2)-Spinnetzwerken in LQG bilden eine hintergrundunabhängige Lösung für die Entstehung der Raumzeit im frühen (Planck-Ära) Universum – siehe zum Beispiel eine meiner jüngsten Arbeiten arXiv:1811.02407 :physics.gen- ph , oder folgen Sie Carlo Rovellis jüngster Seminarreihe auf Youtube.

Dies scheint bestenfalls eine zu starke Vereinfachung zu sein. Die Stringtheorie erfordert nicht, dass SUSY bei LHC-Energien auftreten. Letztendlich sieht die Stringtheorie wie eine Sackgasse aus, nicht weil SUSY nicht am LHC gefunden wurde, sondern weil sie keine überprüfbaren Vorhersagen gemacht hat. Das Cheerleading für LQG ignoriert die Tatsache, dass LQG auch keine überprüfbaren Vorhersagen gemacht hat.
Der arxiv-Link scheint von Mitgliedern Ihrer eigenen Forschungsgruppe in Aberdeen zu stammen, daher wäre es besser, diese Tatsache deutlicher offenzulegen, wenn Sie für das Papier werben.
Entschuldigung, wird morgen in eine Rovelli-Referenz geändert - gerade nach der ersten aus dem Regal gegriffen :)