Kan supersymmetri og multiverset begge være sande samtidigt?

Da du forestillede dig selv som en voksen, måske havde du en idé om, at du ville være sofistikeret. Intelligent. Urbane, også selvom. Den slags voksne, der gik til middagsselskaber og talte med honningfulde ord om filosofi, dagens emner, videnskabens store spørgsmål.

Derefter voksede du op og opdagede, at da du gik til en vens hus for at have en grill i baghaven (indelukkede middagsfester var, det viser sig, mest fiktion), du råbte i stedet til dine børn om at komme ud af bunken kompost, trommer op med sympati om at skulle lave om på dit tag, og forsøger ikke at lade være med at du ikke husker navnet på den person, du taler med.

Med andre ord, du kan finde ud af at længes efter lidt mere intellekt og langt færre honninggrillvinger. Næste gang, Prøv dette spørgsmål for at dæmpe dit sind:Kan både supersymmetri og multiverset være sandt?

For at ordne dette, Vi starter med en lektion om supersymmetri. For at forstå supersymmetri, du bør først få en forståelse af, at det - i sig selv - ikke er en "teori". Supersymmetri er en forlængelse af det, vi kalder standardmodellen, som fortæller fysikere, hvilke partikler der findes, og hvordan de fungerer på et grundlæggende niveau. I bund og grund, det tegner sig for 12 fundamentale partikler og fire kræfter, som de interagerer med.

Standardmodellen, desværre, kan ikke forklare virkelig irriterende uoverensstemmelser i universets virke. For eksempel, den har ingen løsning på, hvad mørkt stof er:Det er en stadig uset variabel, der ser ud til at udfylde mere end en fjerdedel af vores univers [kilde:NASA].

Supersymmetri forsøger at fylde hullerne i standardmodellen ved at sige, at vi for hver partikel med kendt stof har, der er en meget tungere kraftpartikel, og omvendt [kilde:Fermilab]. Disse "superpartnere" ville være en stor hjælp til at forstå standardmodellen. De ville også hjælpe med at forklare ting som mørkt stof, da den aller letteste superpartner ville være en god kandidat til de mystiske ting.

Måske endnu bedre for fysikere - som hidtil har været glade for at bekræfte naturlige svar på fysiske spørgsmål - ville supersymmetri give en elegant løsning på standardmodellens mangler. Det ville fungere med matematiske ligninger, samt perfekt afbalancere massen af ​​Higgs -bosonet til det, vi har observeret, og dermed forklare, hvorfor Higgs er så meget lettere end standardmodellen alene forudsiger, at det burde være. Det ville være pænt og ryddeligt.

Og stadigvæk, der er et decideret rodet problem med superpartnere. Det er den lille detalje, som de ikke ser ud til at eksistere, i det mindste, ikke i de samme protonkollisioner, der førte os til Higgs -bosonen. Det er her, alle de matematiske modeller forudsiger, at de burde være - men det er de ikke. Du behøver ikke at være en partikelfysiker for at vide, at det er et problem, når noget ikke eksisterer, hvor du forventer at finde det.

Fysikere har ikke kastet håndklædet helt ind, selvom. Large Hadron Collider er indstillet til at kollidere ved højere energier, når den tændes igen i 2015, og mange håber, at kollisionerne vil resultere i nogle fede fænomener, herunder at finde superpartikler ved højere masser, end det var muligt i de hidtil foretagne kollisioner.

Imidlertid, andre fysikere leder efter andre forklaringer, hvis supersymmetri viser sig at være en røredrøm. Sig hej til multiverset.

Mere specifikt, sige hej til multiverserne. Der er masser af dem. Grundidéen med multiverset er, at vores univers kun er et i en uendelig suppe af. . . godt, ting og sager? Hvad end det er, alle disse multiverser blev som de gjorde, efter de love, de har, tilfældigt. Vores univers var så heldigt at vise sig at være lige til at skabe os, og alt det andet skrammel i kosmos. Hvilket måske lyder specielt og sjovt for dig og mig - jeg mener, se hvor fantastisk og anderledes vi skal være end alle de andre dumme universer! - men til mange fysikere, multiverset er rodet, rodet baby.

Tænk lidt nærmere over, hvad det indebærer at være i et multivers. Supersymmetri er klassens valedictorian. Hun har grundlæggende anliggender og kræfter, der i lige så høj grad arbejder sammen med hinanden for at sikre os, at hun er forudsigelig og konstant. Multiverse, på den anden side, dybest set smækkede en energidrik, gik ind i SAT'erne og fik en perfekt score. Måske gættede han; måske kendte han virkelig alle svarene. Det er ligegyldigt. Men vi kan let spore supersymmetriens succes til at være metodisk og forudsigelig, mens multiverset ikke har nogen rekord for at være sådan en strålende studerende - i stedet det er helt tilfældigt.

For nogle forskere, det er dybt foruroligende. Hvis vi er en del af et univers, hvor tingene fungerer på en måde, bare fordi det er tilfældigt, hvordan tingene fungerer her - vel vidende at i et andet univers fungerer de anderledes, bare fordi - de kan lige så godt smide håndklædet i. Hvad er meningen med at finde ud af det, hvis det ikke er andet end tilfældig tilfældighed? Det hele indebærer, at vi hele tiden har stillet de forkerte spørgsmål. Det er ikke "Hvorfor observerer vi universet, der handler på denne måde?" men måske "Hvordan fungerer et andet univers?"

Så nu hvor vi forstår supersymmetri og ideen om multiverset, har vi noget håb om at forsøge at forene dem? Det er vigtigt at huske, først, at vi taler om teorier, der går ud over standardmodellen - hverken supersymmetri eller multiverset forsøger at identificere eller endda definere de grundlæggende partikler, som vi direkte har observeret [kilde:Willenbrock]. De er bare to måder at forsøge at finde ud af, hvorfor det grundlæggende stof og kræfter interagerer, som de gør.

Og på nogle måder, vi kan forkorte vores spørgsmål til at stille enkelt, "Kan supersymmetri eksistere i et multivers?" Svaret på det:Absolut. Som vi sagde, tanken om multiverser åbner et temmelig uendeligt antal universer. Hvordan de er bestilt - det vil sige hvis de fungerer som vores eller anderledes eller på samme måde eller lidt anderledes - er helt åben for spørgsmål. Det er rimeligt at antage, at hvis der var et uendeligt antal universer, en af ​​dem fungerer muligvis supersymmetrisk. Alt kan ske i et andet univers, og hvis der er nok af dem - alt vil.

Supersymmetri, Husk, ville lave en naturlig - og forhåbentlig observerbar - ordning til måden partikler og kraft fungerer på i vores univers. Det er ikke en teoretisk idé om kosmos natur, i modsætning til multiverset. Så supersymmetri og multiverset udelukker ikke ligefrem hinanden, og de stiller nogle løsninger på lignende spørgsmål. Men de beskæftiger sig med forskellige nok ideer, som vi teoretisk set kunne have begge forekommende på samme tid.

Masser mere information

Forfatterens note:Kan både supersymmetri og multiverset være sandt samtidigt?

Det er også vigtigt at bemærke, at nogle modeller af multiverset (husk på, at der er mange) faktisk afhænger af, at der findes supersymmetri. Nogle argumenterer endda for at finde supersymmetri ville være et argument for strengteorien, som i nogle iterationer er en del af multiversemodellen.

relaterede artikler

• 5 opdagelser foretaget af den store Hadron Collider (indtil videre)
• Sådan fungerer Large Hadron Collider
• Sådan fungerer Big Bang -teorien
• Sådan fungerer sorte huller

Kilder:

• Carroll, Sean. "Er mange verdener og multiverset den samme idé?" Opdag magasinet. 26. maj kl. 2011. (23. juli, 2014) http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2011/05/26/are-many-worlds-and-the-multiverse-the-same-idea/#.U8_az41dVEc
• Fermilab. "Hvorfor Supersymmetri?" 31. maj kl. 2013. (23. juli, 2014) https://www.youtube.com/watch?v=09VbAe9JZ8Y&feature=youtu.be
• Greene, Brian. "Velkommen til multiverset." Newsweek. 21. maj kl. 2012. (23. juli, 2014) http://www.newsweek.com/brian-greene-welcome-multiverse-64887
• Hewett, JoAnne. "Forklar det på 60 sekunder:Supersymmetri." Symmetry Magazine. Marts 2005. (23. juli, 2014) http://www.symmetrymagazine.org/article/march-2005/explain-it-in-60-seconds
• Mann, Adam. "Higgs Boson får Nobelpris, Men fysikerne ved stadig ikke, hvad det betyder. "Wired. 8. oktober, 2013. (23. juli, 2014) http://www.wired.com/2013/10/higgs-nobel-physics/
• Murayama, Hitoshi. "Standardmodel." Symmetry Magazine. Maj 2006. (22. juli, 2014) http://www.symmetrymagazine.org/article/may-2006/60-seconds-standard-model
• NASA. "Mørk energi, Dark Matter. "14. maj, 2014. (23. juli, 2014) http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy/
• Willenbrock, Scott. "Supersymmetri og alternativer." University of Illinois i Urbana-Champaign. (14. maj kl. 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=26964