In fisica, cosa sta sequestrando?

Nel contesto della fisica, il sequestro è un mezzo proposto con cui alcune particelle e forze possono essere limitate a dimensioni extra, prevenendo o minimizzando la loro interazione con le particelle e le forze che comprendono il modello standard.L'idea, che ha particolare rilevanza per la teoria delle stringhe, la teoria M e la supersimmetria (SUSY), è stata sviluppata dai fisici teorici Lisa Randall e Raman Sundrum.Il sequestro può risolvere alcuni gravi problemi nella fisica delle particelle.In particolare, offre una soluzione a quello che è noto come il "problema della gerarchia" attraverso la rottura della supersimmetria, evitando al contempo un altro problema noto come "violazione del sapore".

I fisici hanno cercato a lungo una grande teoria unificata (intestino) che unisce ilquattro forze di natura e mdash;la forza elettromagnetica, le forze nucleari forti e deboli e la gravità mdash;oltre a spiegare le proprietà di tutte le particelle elementari.Il grande problema che tale teoria deve affrontare è l'apparente incompatibilità della relatività generale con la teoria quantistica e il modello standard.La teoria delle stringhe, in cui le unità più fondamentali della materia, come elettroni e quark, sono considerate entità estremamente piccole, monodimensionali, simili a stringhe, è un tentativo di tale teoria.Questo è stato sviluppato nella teoria M, in cui le stringhe possono essere estese in "Branes" a due e tridimensionali che galleggiano in uno spazio dimensionale più elevato, noto come "massa".

Oltre ai problemi coinvolti nel portare gravità inL'immagine, c'è un problema con il modello standard stesso, noto come problema della gerarchia.Per dirla semplicemente, il problema della gerarchia si concentra sul perché la forza gravitazionale è enormemente più debole delle altre forze della natura, ma comporta anche valori previsti per le masse di alcune ipotetiche particelle che trasportano forza che differiscono enormemente l'una dall'altra.Si prevede che una particella ipotetica in particolare, la particella di Higgs, sia relativamente leggera, mentre sembra che i contributi quantistici da particelle virtuali debbano renderlo enormemente più massiccio, almeno senza uno straordinario grado di messa a punto.Questo è considerato estremamente improbabile dalla maggior parte dei fisici, quindi si cerca di un principio sottostante per spiegare le disparità.

La teoria della supersimmetria (Susy) fornisce una possibile spiegazione.Questo afferma che per ogni Fermion Mdash;o particelle che formano materia e mdash;C'è un bosone mdash;o particelle che trasportano forza e mdash;e viceversa, in modo che ogni particella nel modello standard abbia un partner supersimmetrico o "superpartner".Dal momento che questi superpartner non sono stati osservati, significa che la simmetria è rotta e che la supersimmetria esiste solo a energie molto elevate.Secondo questa teoria, il problema della gerarchia è risolto dal fatto che i contributi di massa delle particelle virtuali e dei loro superpartner si annullano, rimuovendo le apparenti discrepanze nel modello standard.Vi è, tuttavia, un problema con la supersimmetria.

La materia fondamentale che forma particelle come Quarks è disponibile in tre generazioni o "sapori", con masse diverse.Quando la supersimmetria è rotta, sembra che possa verificarsi tutta una serie di interazioni, alcune delle quali cambierebbero i sapori di queste particelle.Poiché queste interazioni non sono osservate sperimentalmente, qualsiasi teoria della rottura della supersimmetria deve in qualche modo includere un meccanismo che impedisce a quelle che sono conosciute come violazioni del sapore.

È qui che entra in gioco il sequestro. Tornando al concetto di Branes tridimensionali che galleggiano in una dimensione più altaBulk, è possibile sequestrare la supersimmetria che si rompe in una brane separata da quella su cui risiedono le particelle e le forze del modello standard.Gli effetti di rottura della supersimmetria potrebbero essere comunicati alla brana modello standard con particelle che trasportano forza che sono in grado di muoversi all'interno della massa, ma per il resto, le particelle del modello standard eranoUld si comporta allo stesso modo della supersimmetria ininterrotta.Le particelle alla rinfusa che potrebbero interagire sia con la brane che viola la simmetria e la brana modello standard determinerebbero le interazioni e potrebbero escludere le interazioni che cambiano il sapore che non osserviamo.La teoria funziona bene se il graviton mdash;l'ipotetica particella che trasporta la forza e mdash;Gioca questo ruolo.

A differenza di molte altre idee relative alla teoria delle stringhe e alla teoria M, sembra possibile testare la supersimmetria sequestrata.Fa previsioni per le masse dei superpartni di Bosons Mdash;particelle di trasporto di forza mdash;che sono all'interno della gamma di energie realizzabili dal grande Hadron Collider (LHC).Se queste particelle sono osservate dall'LHC, le loro masse possono essere abbinate a ciò che è previsto.A partire dal 2011, tuttavia, gli esperimenti presso l'LHC non sono riusciti a rilevare questi superpartner alle energie in cui si aspettava che apparissero, un risultato che sembra escludere la versione più semplice di Susy, sebbene non alcune versioni più complesse.Anche se Susy ha smentito, l'idea di sequestri può avere ancora applicazioni utili per quanto riguarda altri problemi e misteri in fisica.