ในวิชาฟิสิกส์การแยกออกจากกันคืออะไร?

ในบริบทของฟิสิกส์การแยกออกเป็นวิธีที่เสนอซึ่งอนุภาคและแรงบางอย่างสามารถ จำกัด อยู่ในมิติพิเศษป้องกันหรือลดการมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคและแรงที่ประกอบด้วยแบบจำลองมาตรฐานความคิดซึ่งมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับทฤษฎีสตริง M-theory และ Supersymmetry (SUSY) ได้รับการพัฒนาโดยนักฟิสิกส์ทฤษฎี Lisa Randall และ Raman Sundrumการแยกออกอาจแก้ปัญหาที่สำคัญบางอย่างในฟิสิกส์ของอนุภาคโดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเสนอวิธีแก้ปัญหาสิ่งที่เรียกว่า "ปัญหาลำดับชั้น" ผ่านการทำลายความสมมาตรในขณะที่หลีกเลี่ยงปัญหาอื่นที่เรียกว่า "การละเมิดรสชาติ"

นักฟิสิกส์ได้แสวงหาทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่สี่กองกำลังของธรรมชาติ mdash;แรงแม่เหล็กไฟฟ้าแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอและแรงโน้มถ่วง mdash;เช่นเดียวกับการอธิบายคุณสมบัติของอนุภาคพื้นฐานทั้งหมดปัญหาใหญ่ที่ทฤษฎีใด ๆ ดังกล่าวจะต้องอยู่คือความไม่ลงรอยกันที่ชัดเจนของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปกับทฤษฎีควอนตัมและแบบจำลองมาตรฐานทฤษฎีสตริงซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดของสสารเช่นอิเล็กตรอนและควาร์กถือเป็นหน่วยงานที่มีขนาดเล็กมากหนึ่งมิติที่มีลักษณะคล้ายสตริงเป็นความพยายามอย่างหนึ่งในทฤษฎีดังกล่าวสิ่งนี้ได้รับการพัฒนาเป็นทฤษฎี M ซึ่งสามารถขยายได้เป็น "branes" สองและสามมิติที่ลอยอยู่ในพื้นที่มิติที่สูงขึ้นหรือที่เรียกว่า "กลุ่ม"

นอกเหนือจากปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการนำแรงโน้มถ่วงเข้ามาภาพมีปัญหาเกี่ยวกับโมเดลมาตรฐานเองที่เรียกว่าปัญหาลำดับชั้นเพื่อกล่าวอย่างง่ายๆปัญหาลำดับชั้นมุ่งเน้นไปที่สาเหตุที่แรงโน้มถ่วงอ่อนแอกว่ากองกำลังอื่น ๆ ของธรรมชาติอย่างมาก แต่ก็เกี่ยวข้องกับค่าที่คาดการณ์ไว้สำหรับมวลของอนุภาคที่มีแรงสมมุติฐานบางอย่างที่แตกต่างกันอย่างมากอนุภาคสมมุติฐานหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคฮิกส์คาดการณ์ว่าจะค่อนข้างเบาในขณะที่ดูเหมือนว่าการมีส่วนร่วมควอนตัมจากอนุภาคเสมือนจะต้องทำให้มันมีขนาดใหญ่มากขึ้นอย่างน้อยที่สุดอย่างน้อยก็ไม่มีระดับการปรับแต่งที่ไม่ธรรมดาสิ่งนี้ถือว่าไม่น่าเป็นไปได้อย่างมากโดยนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ดังนั้นหลักการพื้นฐานบางอย่างจึงพยายามอธิบายความไม่เท่าเทียมกัน

ทฤษฎีของ Supersymmetry (SUSY) ให้คำอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งสิ่งนี้ระบุว่าสำหรับ Fermion mdash ทุกครั้ง;หรืออนุภาคที่ขึ้นรูปและ mdash;มี boson mdash;หรืออนุภาคที่พกพาแรง mdash;และในทางกลับกันเพื่อให้ทุกอนุภาคในโมเดลมาตรฐานมีพันธมิตรที่มีความสมมาตรหรือ“ superpartner”เนื่องจาก superpartners เหล่านี้ยังไม่ได้รับการสังเกตนั่นหมายความว่าสมมาตรแตกหักและ supersymmetry นั้นมีอยู่ที่พลังงานที่สูงมากเท่านั้นตามทฤษฎีนี้ปัญหาลำดับชั้นได้รับการแก้ไขโดยข้อเท็จจริงที่ว่าการมีส่วนร่วมของอนุภาคเสมือนจริงและ superpartners ของพวกเขายกเลิกออกลบความคลาดเคลื่อนที่เห็นได้ชัดในแบบจำลองมาตรฐานอย่างไรก็ตามมีปัญหาเกี่ยวกับความสมมาตร

เรื่องพื้นฐานการสร้างอนุภาคเช่นควาร์กมาในสามชั่วอายุคนหรือ "รสชาติ" ที่มีมวลแตกต่างกันเมื่อ supersymmetry เสียดูเหมือนว่าโฮสต์ทั้งหมดของการโต้ตอบสามารถเกิดขึ้นได้ซึ่งบางส่วนจะเปลี่ยนรสชาติของอนุภาคเหล่านี้เนื่องจากการโต้ตอบเหล่านี้ไม่ได้ถูกสังเกตการทดลองทฤษฎีใด ๆ ของการทำลายความสมมาตรจะต้องรวมถึงกลไกที่ป้องกันสิ่งที่เรียกว่าการละเมิดรสชาติ

นี่คือการแยกออกมาเป็นจำนวนมากมันเป็นไปได้ที่จะแยกแยะความสมมาตรของ supersymmetry ไปยังเบรนแยกต่างหากจากสิ่งที่อนุภาคและแรงของแบบจำลองมาตรฐานอยู่เอฟเฟกต์การแตกของความสมมาตรสามารถสื่อสารกับแบบจำลองมาตรฐานโดยอนุภาคที่มีแรงผลักดันซึ่งสามารถเคลื่อนที่ภายในกลุ่มได้ แต่อย่างอื่นอนุภาคโมเดลมาตรฐาน WOULD ประพฤติตนในลักษณะเดียวกับในความไม่แน่นอนที่ไม่แตกสลายอนุภาคในกลุ่มจำนวนมากที่สามารถโต้ตอบกับทั้ง brane ที่มีความสมมาตรทำลายและแบบจำลองมาตรฐานเบรนจะกำหนดว่าการโต้ตอบใดที่สามารถเกิดขึ้นได้และอาจยกเว้นปฏิสัมพันธ์ที่เปลี่ยนแปลงรสชาติที่เราไม่ได้สังเกตทฤษฎีทำงานได้ดีถ้า Graviton mdash;อนุภาคแรงโน้มถ่วงแรงโน้มถ่วงแรงโน้มถ่วง mdash;เล่นบทบาทนี้

ไม่เหมือนกับความคิดอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีสตริงและทฤษฎี M ดูเหมือนว่าเป็นไปได้ที่จะทดสอบความสมมาตรที่ถูกแยกออกจากกันมันทำให้การคาดการณ์สำหรับมวลชนของ superpartners ของ bosons mdash;อนุภาคที่พกพาแรง mdash;ที่อยู่ในช่วงของพลังงานที่สามารถทำได้โดย Large Hadron Collider (LHC)หากอนุภาคเหล่านี้ถูกสังเกตโดย LHC มวลของพวกเขาสามารถจับคู่กับสิ่งที่คาดการณ์ได้อย่างไรก็ตามในปี 2011 การทดลองที่ LHC ล้มเหลวในการตรวจจับ superpartners เหล่านี้ที่พลังงานที่พวกเขาคาดว่าจะปรากฏขึ้นผลลัพธ์ที่ดูเหมือนว่าจะแยกแยะ Susy เวอร์ชันที่ง่ายที่สุดแม้ว่าจะไม่ใช่รุ่นที่ซับซ้อนมากขึ้นแม้ว่า Susy จะได้รับการพิสูจน์ว่าผิดความคิดในการแยกแยะอาจยังมีแอพพลิเคชั่นที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับปัญหาและความลึกลับอื่น ๆ ในฟิสิกส์