Sarokba szorította a szuperszimmetriát az LHC

A Nagy Hadronütköztető (LHC) eredményei megkérdőjelezik a szubatomi fizika egyik csábító elmélete, a szuperszimmetria legegyszerűbb változatának létjogosultságát.

A kutatóknak nem sikerült bizonyítékot találniuk az úgynevezett szuperszimmetrikus részecskékre, amik a fizikusok többségének reményei szerint betölthették volna a jelenlegi standard modellben tátongó hézagokat, ezért könnyen elképzelhető, hogy az elméleti fizikusoknak egy teljesen új elvvel kell előállniuk.

A Mumbaiban megtartott Lepton Photon tudományos konferencián ismertetett adatok a részecskeütköztető gyűrű körül elhelyezkedő négy fődetektor egyikéből, az LHC Beauty (LHCb) kísérletből származnak. A kísérlet a B-mezon nevű részecskék bomlását vette szemügyre minden korábbinál nagyobb részletességgel. Amennyiben a szuperszimmetria létezik, a B-mezonoknak sokkal gyakrabban kellene bomlaniuk, mint ha nem létezne, illetve jóval nagyobb különbségnek kellene mutatkoznia a fenti részecskék anyag és antianyag változatainak bomlási módozatai között. A fizikusok nagyon várták az eredményeket a korábbi kísérletekből származó utalások fényében, melyek közül a legígéretesebbnek az amerikai Tevatron részecskegyorsítóé tűnt. Ez azt sugallta, hogy szuperszimmetrikus részecskék befolyásolták a B-mezonok bomlását, az LHCb jóval részletesebb elemzései azonban nem észlelték a hatást.

A szuperszimmetria közvetett bizonyítékainak hiánya, valamint a tény, hogy mindeddig az LHC másik két kísérletének sem sikerült szuperszimmetrikus részecskéket észlelni az elmélet legegyszerűbb változatának elbukását vetíti előre.

A szuperszimmetria elmélet legegyszerűbb változata szerint minden általunk ismert részecskének létezik egy "szuper-partnere", ami hasonló, azonban karakterisztikáikat tekintve egy kicsit eltérő, nyilván kis tömegű, mivel mindeddig nem sikerült észlelni. A 20 évvel ezelőtt kidolgozott elmélet többek között segítene megmagyarázni a sötét anyagot, azaz miért van a világegyetemben több anyag annál, amit észlelni tudunk. Jordan Nash, az Imperial College London professzora, aki maga is részt vesz az egyik LHC kísérletben, úgy véli, a kutatóknak már találniuk kellett volna valamilyen bizonyítékot a szuperszimmetriára. "A tény, hogy eddig semmilyen bizonyítékot nem láttunk, azt mondatja velem, hogy vagy az ismereteink hiányosak, vagy kicsit más a szuperszimmetria, mint amilyennek elképzeltük, vagy talán nem is létezik" - nyilatkozott a BBC-nek.


A bejelentés időzítése nem is lehetett volna rosszabb a szuperszimmetria támogatóinak, akik ezen a hétvégén kezdték éves nemzetközi ülésüket a Chicago mellett található Fermilab-ben. "Ez egy csodálatos elv, megmagyarázza a sötét anyagot, megmagyarázza a Higgs bozont, a kozmológia több aspektusát, mindez azonban nem jelenti azt, hogy valós is" - taglalta ugyancsak a BBC-nek dr. Joseph Lykken, a Fermilab tudósa, a konferencia egyik szervezője, aki csalódottságát fejezte ki az LHC eredményei kapcsán. "Elképzelhető, hogy az elmélet egész vázában alapvető hibák rejlenek és mindent újra kell kezdenünk, hogy egy másik irányt találjunk"

Nash professzor és az LHC-ben dolgozó kísérleti fizikusok többsége is úgy véli, elméleti kollégáiknak újra kell gondolniuk a szuperszimmetriát az eredmények fényében. "Az elmúlt közel 20 évben az elméleti fizikusok egy lépéssel előbbre jártak, mindig voltak új ötleteik, amiket le kellett tesztelnünk. Ezt most megtettük, így most újra nekik kell törniük a fejüket" - mondta Nash.

Mindez nem jelenti azt, hogy a szuperszimmetriának befellegzett, az elméletnek ugyanis van még számos, igaz jóval összetettebb változata is, amiket nem zártak ki az LHC eredményei. Ezeknek a megcáfolásához, vagy megtalálásához még jó pár évnyi kutatásra lesz szükség.

A szuperszimmetria elmélet megrendülésére többen is számítottak, főként a fiatalabb elméleti fizikusok, akik egy ideje már kutatják az alternatív elméleteket, ilyen a fura nevű régi-új Technicolor, amiről nemrég mi is beszámoltunk. "A fiatalok különösen szeretnék, ha a szuperszimmetria eltűnne a süllyesztőben, mert az azt jelentené, hogy a valóságra ők bukkanhatnának rá, nem pedig az idősebb generáció" - mondta Lykken.

A szuperszimmetria támogatóját cáfolni tűnik, hogy a fiatalokat egy idős kéz is támogatja, George Smoot asztrofizikus és kozmológus professzoré, aki a kozmikus mikrohullámú háttérrel kapcsolatos munkájával Nobel-díjat szerzett és jelenleg a világ egyik legelismertebb szakembere. "A szuperszimmetria egy rendkívül gyönyörű modell" - mondta Smoot professzor. "Van benne szimmetria, szuper és évtizedek óta tanítják Európában, mint a szépsége miatt legmegfelelőbb modellt, viszont nincs kísérleti adat, ami alátámasztaná"