Undersøgelse afslører nye supersymmetri -anomalier i superkonformale kvantefeltteorier

Forskere ved University of Southampton og Korea Institute for Advanced Study har for nylig vist, at supersymmetri er uregelmæssig i N =1 superkonformale kvantefeltteorier (SCFT'er) med en anomal R -symmetri. Anomalien beskrevet i deres papir, udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , blev tidligere observeret i holografiske SCFT'er ved stærk kobling, alligevel bekræfter deres arbejde, at det allerede er til stede i de enkleste gratis STFC'er.

"Supersymmetri er en symmetri, der relaterer partikler med heltal og halvtals spin, og har spillet en central rolle i mange fremskridt inden for teoretisk fysik siden dens opdagelse, "Kostas Skenderis, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Det er blevet brugt som et middel til at forstå adfærden i stærkt interagerende kvantesystemer, hvor vores sædvanlige teoretiske værktøjer (forstyrrelsesteori) ikke er anvendelige, såvel som i nogle af hovedkandidaterne til ud over standardmodelfysikken. "

Supersymmetri ligger til grund for den matematiske konsistens af strengteori, som er den mest komplette teori om kvantegravitation foreslået hidtil. En kvanteafvigelse, sådan som forskerne observerede, er i det væsentlige, at en symmetri ikke bevares på et kvante niveau. Disse anomalier findes typisk i to typer:"dårlige", som gør strengteori matematisk inkonsekvente og "sunde", som fanger vigtige kvanteegenskaber ved teorien.

"Muligheden for anomalier i supersymmetri blev diskuteret i slutningen af ​​70'erne til begyndelsen af ​​90'erne, men i tidligere tilfælde, teorier, der havde en supersymmetri -anomali enten havde ufysiske egenskaber eller var 'syge, 'fordi de blev påført andre' dårlige 'kvante -anomalier, "Skenderis sagde." Det var således en stor overraskelse, da en af ​​os opdagede en ny supersymmetri -anomali for to år siden, denne gang i en 'sund' teori. "

Den tidligere undersøgelse udført af Ioannis Papadimitriou, en af ​​Skenderis ’kolleger, inspirerede forskerne til yderligere at undersøge supersymmetri -anomalier i SCFT'er. I sit tidligere arbejde, Papadimitriou hentede inspiration fra tidligere undersøgelser, der brugte forskellige teknikker til at beregne de samme fysiske observerbare og opnåede modstridende resultater. Anomalien demonstreret i hans arbejde forklarede i sidste ende de inkonsekvenser, der blev observeret i tidligere undersøgelser.

"Hovedformålet med vores nylige PRL -artikel var at fastslå eksistensen af ​​den nye anomali ved hjælp af de samme metoder, der førte til opdagelsen af ​​kvanteanomalier for 50 år siden i et simpelt eksempel på en konsekvent N =1 superkonformal feltteori i fire dimensioner, "Papadimitriou forklarede." Eksistensen af ​​den nye supersymmetri -anomali for enhver konsekvent N =1 superkonform teori i fire dimensioner blev demonstreret i tidligere arbejde og blev efterfølgende vist at eksistere i en langt mere generel klasse af teorier, der ikke nødvendigvis er klassisk konform invariante i . "

I deres undersøgelse, Papadimitriou, Skenderis, og deres kolleger Georgios Katsianis og Marika Taylor anvendte de samme metoder, der blev brugt til at opdage kvanteafvigelser i slutningen af ​​60'erne. De beregnede en vis mængde, der kan observeres (symmetri-strømme med fire punkter), som skal være nul, hvis der ikke er nogen anomali. Interessant nok, imidlertid, de fandt det ikke-nul.

"Denne beregning blev udført ved hjælp af den enkleste mulige teori (faktisk den første fire-dimensionelle supersymmetriske model), og dette demonstrerede, at anomalien allerede forekommer i modeller udviklet for længe siden, "Skenderis sagde." Den største nyhed her var, at den kvantum, vi kunne se, vi havde beregnet, var anderledes end de observerbare ting, der blev undersøgt i tidligere værker om supersymmetriske anomalier. "

Den generelle form for supersymmetri-anomali demonstreret af forskerne blev først præsenteret i en tidligere undersøgelse af Papadimitriou, der anvendte de såkaldte Wess-Zumino-konsistensbetingelser. Disse betingelser er et sæt ligninger, der skal holde for at kvanteafvigelser skal være matematisk konsistente.

"Vores vigtigste observation var, at en meget bred klasse af supersymmetriske kvantefeltteorier i fire dimensioner besidder en bestemt type supersymmetri -anomali, "Skenderis sagde." Denne anomali har potentielle konsekvenser for et stort antal teoretiske modeller for ud over standardmodelfysikken, hvoraf flere sandsynligvis vil være matematisk inkonsekvente på kvanteniveau som følge af den nye supersymmetri -anomali. "

Ud over de teoretiske konsekvenser, anomalien observeret af Skenderis, Papadimitriou og deres kolleger kunne spille en nøglerolle i den mikroskopiske forståelse af bestemte sorte huller, der opstår i strengteori. Ultimativt, en bedre forståelse af anomalier inden for strengteori kunne give en meget ikke -triviel test af selve matematikkens konsistens. I deres fremtidige arbejde, forskerne planlægger således at undersøge disse anomalier yderligere.

"Yderligere generalisering af supersymmetri -anomali til enten lavere eller højere dimensionelle teorier er et nødvendigt skridt for fuldt ud at undersøge konsekvenserne af sådanne anomalier i forskellige sammenhænge, "Sagde Papadimitriou." Desuden identifikation af forskellige, men ækvivalente formuleringer af supersymmetri -anomali er også nyttig for bedre at forstå konsekvenserne af anomalien, både ud over standardmodelfysikken og for supersymmetriske sorte huller. Dette er nogle af de forskningsretninger, nogle af os forfølger i øjeblikket. "

© 2019 Science X Network