Was ist, wenn LHC SUSY findet?

Eine noch ausgezeichnetere Frage als die gegenteilige!

Der Job des Experimentators

Die erste glückliche Gruppe von Menschen, für die die Entdeckung von SUSY am LHC spektakulär wäre, wären die Experimentatoren. Sie würden ein Feuerwerk der Aktivität erleben und sich der Aufgabe stellen, möglichst viele Superpartner zu finden und deren Eigenschaften zu messen.

Alle ihre Massen – und mehrere andere Parameter – wären Neuigkeiten für die Theoretiker. Wir müssten viele neue, derzeit unbekannte Zahlen aus den Experimenten lernen, die sogenannten Soft-SUSY-Breaking-Parameter. Es ist denkbar, dass die Massen einige Muster aufweisen - zB Massenverhältnisse - die mit einem der Szenarien des Supersymmetriebruchs übereinstimmen. Einige der Mechanismen der Supersymmetriebrechung würden also unterstützt; andere würden schließlich aufgegeben.

Die Logik des SUSY-Breakings herausfinden

Von den ersten Hinweisen auf SUSY bis zu dem Punkt im vorigen Abschnitt werden ziemlich viele Daten benötigt, weil man viele neue Teilchen sehen muss und einige davon zwangsläufig schwerer sind als andere. Wenn dieser Job jedoch abgeschlossen ist, werden wir wissen, ob das SUSY-Brechen durch Gravitationsmediation, Anomaliemediation, Pegelmediation, Fata Morganamediation oder etwas anderes vermittelt wird.

Es wäre eine Menge interessanter Arbeit für die Theoretiker, und es ist mehr als wahrscheinlich, dass sie bereits die wesentliche Arbeit für jede größere Art von SUSY-Brechen geleistet haben, die vom LHC beobachtet werden könnte. Offensichtlich würde eines der Schemata viel genauer untersucht werden, wenn wir wüssten, dass es das richtige ist. Ein gewisses Wissen über den Mechanismus des SUSY-Brechens – was aus der Masse der Superpartner erraten werden kann – würde uns viel über die erforderliche zugrunde liegende Verdichtung der Stringtheorie usw. sagen.

Auch die Rolle der neu gegründeten SUSY für alle Probleme, die SUSY lösen kann - die unter der Frage diskutiert wurden

Was ist, wenn der LHC SUSY nicht sieht?

(Ich meine Dunkle Materie, Eichkopplungsvereinheitlichung und das Hierarchieproblem) würde auch viel detaillierter untersucht werden. Ich muss sie nicht noch einmal aufzählen, weil dieser Text höchst überflüssig werden würde. Es ist offensichtlich, dass, wenn die Existenz von Niedrigenergie-SUSY durch die Experimente gestützt würde, alle anderen Dinge, die von SUSY gelöst werden sollten, viel ernsthafter, viel materieller und viel detaillierter untersucht würden. Einige der Vorteile von SUSY werden nur oberflächlich verstanden – diese Situation müsste verbessert werden.

LHC SUSY Entdeckung und Stringtheorie

Die Entdeckung von SUSY wäre erstaunlich – die erste Entdeckung einer neuen Raumzeitstruktur und -symmetrie seit Albert Einsteins relativistischen Abenteuern. Es wäre großartig, es könnte passieren, und Stringtheoretiker müssen bereit sein, dafür Anerkennung zu finden. Zweifellos ist SUSY zumindest im westlichen (nicht-sowjetischen) Kontext eine Tochter der Stringtheorie. Zuerst wurde es von Pierre Ramond auf dem 2-dimensionalen Weltblatt eines Strings entdeckt, bevor es in die 4D-Raumzeit und andere höherdimensionale Raumzeiten exportiert wurde und bevor es auch in der 10D-Raumzeit der Superstring-Theorie gefunden wurde. Historisch gesehen war die Supersymmetrie eine der ersten erstaunlichen Ideen, die die Physiker entdecken mussten, weil die Stringtheorie sie dazu veranlasste, sie zu entdecken.

Alle Kritiker der Stringtheorie würden sich als spektakulär falsch erweisen – tatsächlich engstirnige Leute, die verhindern wollten, dass die Menschheit eine der grundlegendsten Eigenschaften der Natur entdeckt; alle konnten plötzlich sehen, dass sie den geozentristen ebenbürtig sind und hoffentlich nie wieder in der öffentlichkeit auftauchen würden. Ich würde eine 10.000-Dollar-Wette gegen einen Phänomenologen gewinnen, der einer Quote von 100 zu 1 zustimmt – diese „ungerade“ Zahl an sich reicht aus, um zu zeigen, dass einige der Feinde der Supersymmetrie einer fundamentalistischen religiösen Sekte ähneln.

Die pragmatische und weitgehend nicht-anthropische phänomenologische Einstellung zur Stringtheorie würde sich durchsetzen. Die Leute würden wahrscheinlich zustimmen, dass ein Merkmal der Vakua nicht "generisch" sein muss, damit es wahr wird. Das anthropische Prinzip würde verblassen. Da Niedrigenergie-SUSY eine Tatsache werden würde, würden die Leute irgendwie akzeptieren, dass mit etwas zusätzlichem Wissen über die Realität, die als Annahmen verwendet werden, Supersymmetrie eine Folge der Stringtheorie ist. Sehen

http://motls.blogspot.com/2010/06/why-string-theory-implies-supersymmetry.html
Warum die Stringtheorie Supersymmetrie impliziert

Viel Wissen über die wahrscheinliche Verdichtung der Stringtheorie würde viel zugänglicher werden. Stringtheoretiker – die eine schnell wachsende Gruppe werden würden – würden sich sehr wahrscheinlich einigen Meinungen darüber annähern, ob die heterotische Stringtheorie; heterotische M-Theorie; M-Theorie auf G2-Holonomie-Mannigfaltigkeiten; Typ IIA, der Branwelten schneidet; oder F-Theorie auf Calabi-Yau-Vierfache ist der praktikabelste Ansatz zur Phänomenologie.

Ich habe diskutiert, in welchem ​​Sinne die Stringtheorie wahrscheinlich Supersymmetrie impliziert. Jetzt interessiert Sie offensichtlich die entgegengesetzte hypothetische Implikation – ob Supersymmetrie die Stringtheorie impliziert. Wir können diese Implikation nicht als mathematisches Theorem beweisen, aber es wäre äußerst überzeugend. Zunächst einmal würde die Supergravitation (SUGRA) zu einem unvermeidlichen Bestandteil aller effektiven Feldtheorien, weil sie sich aus der allgemeinen Relativitätstheorie (begründet) und der Supersymmetrie (hypothetisch in unserem Gedankenexperiment begründet) ergibt.

In diesem Text,

http://motls.blogspot.com/2008/07/two-roads-from-n8-sugra-to-string.html
Zwei Wege von N=8 SUGRA zur Stringtheorie,

Ich behaupte, dass die Supergravitation unter zwei Arten von Problemen leidet: nicht störende Inkonsistenzen; und die inakzeptablen phänomenologischen Einschränkungen seiner maximal supersymmetrischen N = 8-Version (die die einzige störungsendliche ist). Versuche, eine dieser Einschränkungen der Supergravitation zu beheben, führen unweigerlich zur Stringtheorie mit ihrem leistungsfähigeren Werkzeugkasten. Wenn Sie sich einen 30-minütigen Vortrag eines Dirac-Medaillengewinners ansehen möchten, der erklärt, warum die Supergravitation nicht von der Stringtheorie entkoppelt werden kann und warum man die gesamte Stringtheorie braucht, um die Konsistenz zu bewahren, sehen Sie sich diesen Vortrag von Michael Greene im November 2010 in Triest an:

http://www.youtube.com/watch?v=UVqCAhLiZDc
http://www.youtube.com/watch?v=S8wSl2R3G1o

In ähnlicher Weise argumentiere ich im Text ein paar Absätze weiter oben, dass die Lokalität der Allgemeinen Relativitätstheorie impliziert, dass es magnetisch geladene Objekte geben muss – zumindest Schwarze Löcher – und die Dirac-Quantisierungsregel impliziert, dass die Ladungen zu einem Gitter gehören müssen. Die Wahl des Gitters entspricht dem Punkt des Modulraums von inäquivalentem fadenförmigem Vakuum; Die nichtkompakte Symmetriegruppe von SUGRA wird zwangsläufig in ihre diskrete Ausnahmeuntergruppe, die U-Dualitätsgruppe, zerlegt. In den entsprechenden Grenzen des Modulraums der inäquivalenten Vakua können wir die Existenz von Objekten, die aus der String/M-Theorie bekannt sind, sowie ihre Erregungen ableiten, und wir können den Rest der Stringtheorie durch Konsistenzargumente so ziemlich vervollständigen.

Grün-Schwarz-Anomalie-Stornierung

Es gibt eine weitere charakteristische Struktur, die notwendig würde, wenn wir eine weitere Annahme hinzufügen: der Green-Schwarz-Mechanismus, der Terme auf Baumebene mit Termen mit einer Schleife auf sehr stringente Weise mischt – ursprünglich entdeckt von Green und Schwarz im Jahr 1984, als ihre Entdeckung löste die erste Superstring-Revolution aus.

Dieses Mischen von Beiträgen in verschiedenen Ordnungen ist in der Störungsfeldtheorie äußerst unnatürlich. Und wir hätten Beweise dafür, dass es in der Natur stattfindet, vorausgesetzt, dass es mindestens ein Axion gibt – oder, in SUGRA-Begriffen, mindestens ein lineares Supermultiplet. Wenn es Axionen gibt, die zur Lösung des starken CP-Problems benötigt werden, gibt es auch neue Arten von Anomalien (insbesondere die "konforme Anomalie" der Supergravitation) analog zu den 10-dimensionalen Anomalien, die von Green und Schwarz 1984 angesprochen wurden Eine 4-dimensionale Version des faserigen Green-Schwarz-Mechanismus wäre erforderlich, um diese Anomalien aufzuheben.

Theoreme können nur im hochsymmetrischen Vakuum rigoros bewiesen werden, nicht aber in der realen Welt. In der realen Welt wären die Beweise dafür, dass die Stringtheorie richtig ist, jedoch überwältigend.

Etwas Ähnliches geschah vor ein paar Jahrzehnten. Die Entdeckung des$W$und$Z$Bosonen bestätigten gleichzeitig das elektroschwache Weinberg/Salam-Modell und machten "wie wird die elektroschwache Symmetrie gebrochen?" die entscheidende neue unbeantwortete Frage. Es ist immer noch unbeantwortet, und es ist viel herausfordernder, experimentell und theoretisch. Die Entdeckung der Supersymmetrie und eines Higgs würde einen großen Beitrag zur Beantwortung dieser Frage leisten (das Standardszenario in der MSSM heißt „radiative elektroschwache Symmetriebrechung“).

Analog würde die Entdeckung von Superpartnern die unbeantwortete Schlüsselfrage in der Teilchenphysik "Wie wird Supersymmetrie gebrochen?" Tatsächlich besteht diese Frage aus zwei Teilen: Der erste ist, wie die Symmetrie gebrochen wird, und der zweite, wie dieser Bruch auf das Standardmodell "vermittelt" wird. (Dies ist eine etwas technische Geschichte, aber der Punkt ist, dass das Brechen der Supersymmetrie Felder umfassen muss, die über das Standardmodell hinausgehen, zusammen mit einem Mechanismus, der es dem Standardmodell ermöglicht, das Brechen zu spüren.) Die Frage, wie das Brechen vermittelt wird, ist wahrscheinlich einfacher zu beantworten als die Frage, wie das Brechen selbst eigentlich passiert.

In jedem Fall werden dies jedoch komplizierte Fragen sein, die von der genauen Messung einer Reihe von Massen sowie viel Rätselraten und hoffentlich etwas Glück abhängen. Es gibt mehrere gute Ideen für Modelle, aber in Ermangelung von Daten ist es schwer zu sagen, welchen man glauben soll, und sie alle haben einige ziemlich erhebliche Probleme.