Supersymetria: Rozdiel medzi revíziami

Pridaných 14 bajtov ,  pred 3 rokmi
typo gram
d (wikilinky)
(typo gram)
V [[časticová fyzika|časticovej fyzike]] je '''supersymetria''' (často prezývaná '''SUSY''') [[symetria vo fyzike|symetriou]], ktorá vzťahuje [[elementárne častice]] jedného [[spin (fyzikálny)|spinu]] na iné častice, ktoré sa líšia polovicou spinu a sú známe ako [[superpartner]]i. V teórii s [[porušená symetria|neporušenou]] supersymetriou existuje pre každý typ [[bozón]]u korešpondujúci typ [[fermión]]u s rovnakou hmotnosťou a vnútorným kvantovým číslom a naopak.
 
Doteraz existuje len [[Minimálny supersymetrický štandardný model#Unifikácia kalibračného prepojenia|nepriamy dôkaz]] na existenciu supersymetrie.<ref name="GKane">Gordon Kane, ''The Dawn of Physics Beyond the Standard Model'', [[Scientific American]], June 2003, page 60 and ''The frontiers of physics'', special edition, Vol 15, #3, page 8 "Indirect evidence for supersymmetry comes from the extrapolation of interactions to high energies."</ref> Keďže superpartneri častíc v [[štandardný model|štandardnom modeli]] neboli pozorovaní, supersymetria, ak existuje, musí byť [[porušená supersymetria|porušenou supersymetriou]], čo [[superpartner|superčasticiam]] dovoľuje byť ťažšími než sú korešpondujúce častice v štandardnom modeli.
 
Ak supersymetria existuje blízko energetickej škály [[TeV]], dovoľuje riešenie [[hierarchický problém|hierarchického problému]] štandardného modelu, t.&nbsp; j. skutočnosti, že hmotnosť Higgsovho bozónu podlieha kvantovým korekciám, ktoré by ju, zabraňujúc extrémne jemne vyladeným vynulovaniam medzi jednotlivými prispievateľmi, urobili tak veľkou, že by to narušilo vnútornú konzistenciu teórie. V teóriách supersymetrie na druhej strane, sú príspevky ku kvantovým korekciám pochádzajúce zo štandardného modelu častíc prirodzene vynulované príspevkami korešpondujúcich superpartnerov. Ďalšími atraktívnymi vlastnosťami TeV škály supersymetrie je skutočnosť, že umožňuje vysoko-energetickú [[Veľká unifikačná teória|unifikáciu]] [[slabá interakcia hmotných objektov|slabej sily]], [[silná interakcia hmotných objektov|silnej sily]] a [[elektromagnetická interakcia hmotných objektov|elektromagnetizmu]] a skutočnosť, že poskytuje kandidáta na [[tmavá hmota|tmavú hmotu]] a prirodzený mechanizmus na [[porušenie elektroslabej symetrie]].
 
Ďalšou výhodou supersymetrie je, že supersymetrická [[teória kvantového poľa]] môže byť niekedy v budúcnosti vyriešená. Supersymetria taktiež zapadá do väčšiny verzií teórií strún, hoci môže existovať aj ak je [[teória strún]] nesprávna.
 
== História ==
Supersymetria dotýkajúca sa [[mezón]]ov a [[baryón]]ov bola po prvýkrát v kontexte hadrónovej fyziky navrnutá v roku [[1966]] [[Hironari Miyazawa|Hironari Miyazawom]], ale jeho práca bola v tom čase ignorovaná.<ref>H Myazawa, ''Progress in Theoretical Physics'', 1966, 36, 1266,</ref><ref>H Miyazawa, Spinor Currents and Symmetries of Baryons and Mesons, ''Physical Review'', 1968, 170, 1586- – 90</ref><ref>[[Michio Kaku]], ''Quantum Field Theory'', ISBN 0-19-509158-2, pg 663</ref><ref>[[Peter Freund]], ''Introduction to Supersymmetry'', ISBN 0-521-35675-X, pages 26- – 27, 138</ref>
Začiatkom 70. rokov J. L. Gervais a [[Bunji Sakita]] (v r. 1971), Yu. A. Golfand a E. P. Likhtman (taktiež v r. 1971), D. V. Volkov a V. P. Akulov (v r. 1972), [[Julius Wess]] a [[Bruno Zumino]] (v r. 1974) nezávisle od seba znovuobjavili supersymetriu, radikálne nový typ symetrie časopriestoru a základných polí, ktorý ustanovuje vzťah medzi elementálnymi časticami rôznej kvantovej povahy, bozónmi a fermiónmi a zjednocuje časopriestor a vnútorné symetrie mikroskopického sveta.
 
Existujú [[prezentácia Lieovej superalgebry|prezentácie Lieovej superalgebry]], ktoré sú analogické prezentáciám Lieovej algebry. každá Lieova algebra má asociovanú Lieovu skupinu a Lieova superalgebra môže niekedy byť rozšírená na reprezentáciu [[Lieova superskupina|Lieovej superskupiny]].
 
=== Supersymetrický Štandardnýštandardný Modelmodel ===
{{Hlavný článok|Minimálny supersymetrický štandardný model}}
[[Súbor:Hqmc-vector.svg|thumb|300px|right|Vynulovanie kvadratickej [[renormalizovaná hmotnosť|renormalizovanej hmotnosti]] [[Higgsov bozón|Higgsovho bozónu]] medzi [[fermion]]ickou slučkou [[vrchný kvark|vrchného kvarku]] a [[skalárne pole|skalárom]] stopového [[Podivný kvark|podivného kvarku]] [[polčastica|polčastice]] [[Feynmanove diagramy|Feynmanových diagramov]] v supersymetrickom predĺžení [[Štandardný Modelmodel|Štandardnéhoštandardného Modelumodelu]]]].
 
Zahrnutie supersymetrie do [[Štandardný model|štandardného modelu]] si vyžaduje zdvojnásobenie počtu častíc, keďže neexistuje žiaden spôsob, aby akákoľvek z častíc v štandardnom modeli mohla byť navzájom [[superpartner]]om. S pridaním nových častí existuje mnoho možných nových interakcií. Najjednoduchším možným supersymetrickým modelom konzistentným so Štandardným modelom je [[Minimálny supersymetrický štandardný model|Štandardný model minimálnej supersymetrie]] (MSSM), ktorý môže obsahovať nevyhnutné dodatočné nové častice, ktoré sú schopné byť [[superpartneri|superpartnermi]] častíc v [[Štandardný model|Štandardnom modeli]].
V mnohých supersymetrických Štandardných modeloch existuje ťažká stabilná častica (ako napr.[[neutralino]]), ktorá by mohla slúžiť ako [[slabo interagujúca ťažká častica]] (WIMP), kandidát na [[Tmavá hmota|tmavú hmotu]]. Existencia kandidáta supersymetrickej tmavej hmoty je úzko spojená s [[R-parita|R-paritou]].
 
Štandardným postupom pre zahrnutie supersymetrie do realistickej teória je mať supersymetrickú aj príslušnú dynamiku tejto teórie, ale základný stav teórie nerešpektuje symetriu a supersymetria je [[spontánne prerušenie supersymetrie|prerušená spontánne]]. Ako sa v súčasnosti zdá, prerušenie supersymetrie nie je možné časticami MSSM permanentne. To znamená, že existuje nový sektor teórie, ktorý je zodpovedný pre prerušenie. Jediným obmedzením v tomto novom sektore je, že musí prerušovať supersymetriu permanentne a musí poskytovať superčastice o hmotnosti TeV škály. Existuje mnoho modelov ktoré toto dokážu a väčšina ich detailov nie je momentálne dôležitá. ZaS cieľom účelomparametrizovať parametrizáciepríslušné príslušných vlastnostívlastnosti prerušenia supersymetrie sa do teórie pridávajú arbitrárne pojmy [[jemné porušenie SUSY|jemného porušenia SUSY]] , ktoré dočasne prerušujú SUSY explicitne, ale nikdy nevznikajú z úplnej teórie prerušenia supersymetrie.
 
==== Kalibračné spojovacie zjednotenie ====
{{Hlavný článok|Minimálny supersymetrický štandardný model#Unifikácia kalibračného prepojenia}}
 
Jedný z existujúcich dôkazov pre supersymetriu je kalibračné spojovacie zjednotenie. Evolúcia [[Renormalizačná skupina|renormalizačnej skupiny]] tretieho kalibru [[spojovacia konštanta|spojovacích konštánt]] [[Štandardný model|Štandardného modelu]] je do istej miery závislá na súčasnom časticovom obsahu teórie. Tieto spojovacie konštanty sa celkom nestretajú na spoločnej energetickej škále ak urobíme renormalizačnú skupinu použijúc [[Štandardný model]].<ref name="GKane">< /ref> S pridaním minimálne SUSY spojovacej konvergencie spojovacích konštánt sa počíta pri približne 10<sup>16</sup> [[GeV]].<ref name="GKane"/>
 
=== Supersymetrická kvantová mechanika ===
''Supersymetrická kvantová mechanika'' pridáva SUSY algebru do [[kvantová mechanika|kvantovej mechaniky]] v protiklade ku [[kvantová teória poľa|kvantovej teórii poľa]]. Supersymetrická kvantová mechanika sa často objavuje, keď študujeme dynamiku supersymetrie [[solitóny|solitónov]] a v dôsledku zjednodušenej povahy polí majúcich len funkcie času (a nie časopriestoru) bol v tomto smere urobený veľký pokrok a teraz je podrobne študovaný.
 
SUSY kvantová mechanika zahrňuje páry [[Hamiltonianska (kvantová mechanika)|Hamiltonianov]], ktoré zdieľajú niektoré matematický vzťahy, ktoré sa nazývajú ''Hamiltonianski partneri''. (Pojmy [[potenciálna energia|potenciálnej energie]], ktoré sa vyskytujú v Hamiltonianoch sa potom nazývajú '' potenciálni partneri''.) Úvodná teoréma ukazuje, že pre každý vlastný stav "eigenstate" Hamiltonianu má jeho Hamiltoniansky partner korešpondujúci vlastný stav (eigenstate) s rovnakou energiou. Tento fakt je možné využiť pre dedukovanie mnohých vlastností eigenstavu spektra. Je to analogické s pôvodným popisom SUSY, ktorý sa odvolával na bozóny a fermióny. Môžeme si predstaviť ´"bozónické Hamiltoniany", ktorých "eigen (vlastné)" stavy sú rôzne bozóny našej teórie. SUSY partneri tohto Hamiltonianu by sa nazývali "fermionickými" a ich eigenstavy by boli teoreticky fermiónmi. Každý bozón by mal fermionického partnera rovnakej energie.
 
SUSY koncepty preukázali užitočné rozšírenia ku [[WKB approximácia|WKB approximácii]]. Na dôvažok, SUSY bola aplikovaná na nekvantovú [[štatistická mechanika|štatistickú mechaniku]] prostredníctvom [[Fokker-Planckova rovnica|Fokker-Planckovej rovnice]].
supersymetrickej transformácie sú známe ako teórie [[Rozšírená supersymetria|rozšírenej supersymetrie]].
Čím je teória supersymetrickejšia, tým obmedzenejší je obsah poľa a interakcií. Typicky počet kópií
supersymetrie je násobkom dvoch, t.&nbsp; j. 1, 2, 4, 8. V štyroch dimenziách má spinor štyri stupne voľnosti
a tak minimálny počet supersymetrických generátorov je štyri v štyroch dimenziách a mať osem kópií
supersymetrie znamená, že existuje 32 supersymetrických generátorov.
 
=== Supersymetria v alternatívnom počte dimenzií ===
Je možné mať supersymetriu s iným počtom rozmerov ako sú štyri. Pretože vlastnosti spinorov sa medzi rôznym počtom rozmerov značne menia, každý rozmer má svoje charakteristiky. V ''d'' dimenziách je veľkosť spinorov približne 2<sup>''d''/2</sup> or 2<sup>(''d''&nbsp; &nbsp; 1)/2</sup>. Keďže maximálny počet supersymetrií je 32, najväčší počet dimenzií, v ktorých supersymetrická teória môže existovať, je jedenásť.
 
== Supersymetria ako kvantová skupina ==
škálou (alebo hmotnosťou [[Higgsov bozón|Higgsovho bozónu]]) a môže tiež poskytovať prirodzeného
kandidáta pre [[tmavá hmota|tmavú hmotu]]. Teória strún taktiež vyžaduje extra dimenzie, ktoré musia byť
kompaktifikované ako sa to uvádza v [[Kaluza-Kleinova teória|Kaluza-Kleinovej teórii]].
 
[[Slučková kvantová gravitácia]] (LQG) vo svojej súčasnej formulácii nepredpovedá dodatočné priestorové
dimenzie, ani nič nové ohľadom časticovej fyziky. Tieto teórie môžu byť formulované v troch priestorových
dimenziách a jednej dimenzii času, hoci v niektorých LQG teóriách je dimenzionalita [[emergentná vlastnosť|emergentnou vlastnosťou]] teórie a nie fundamentálnym predpokladom. LQG je taktiež teóriou kvantovej gravitácie, ktorá si nevyžaduje supersymetriu. [[Lee Smolin]], jeden zo zakladateľov LQG navrhol, aby teória slučkovej kvantovej gravitácie obsahujúca buď supersymetriu alebo extra dimenzie alebo oboje,
bola nazvaná "Slučková kvantová gravitácia II".
 
Ak experimentálne dôkazy potvrdia supersymetriu vo forme [[supersymetrické častice|supersymetrických častíc]] ako je [[neutralino]], ktoré sa často považuje za najľahšieho [[superpartner]]a, niektorí vedci sú presvedčení, že by to bola veľká podpora pre [[teória strún|teóriu strún]]. Keďže supersymetria je vyžadovaným komponentnom teórie strún, akákoľvek objavená supersymetria by bola v súlade s teóriou strún. Ak [[Large Hadron Collider|veľký hadrónový urýchľovač]] a ďalšie experimenty časticovej fyziky neobjavia supersymetrických partnerov alebo dôkazy o ďalších dimenziách, mnoho verzií [[teória strún|teórie strún]], ktoré predpovedali istých nízkohmotnostných superpartnerov pre existujúce častice by bolo potrebné značne revidovať. Zlyhanie experimentov na objavenie buď supersymetrických partnerov alebo extra dimenzií podporilo vedcov v oblasti slučkovej kvantovej gravitácie. Ale, pravdepodobnosť objavenia supersymetrických partnerov v blízke budúcnosti zostáva kontroverznou záležitosťou. Posledne [[trh predpovedí]] ako je [[intrade]] ponúkol vedecké kontrakty, ktoré môžu podať odhady tejto možnosti.
 
== Ďalšie čítanie ==
* [http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/kimiko/fm50/catto.pdf Miyazawa Supersymmetry] -  – Sultan Catto, 2008
* [http://arxiv.org/pdf/hep-ph/9709356 A Supersymmetry Primer] -  – S. Martin, 1999
* [http://arxiv.org/pdf/hep-th/9612114 Introduction to Supersymmetry] -  – Joseph D. Lykken, 1996
* [http://arxiv.org/pdf/hep-ph/9611409 An Introduction to Supersymmetry] -  – Manuel Drees, 1996
* [http://arxiv.org/pdf/hep-th/0101055 Introduction to Supersymmetry] -  – Adel Bilal, 2001
* [http://www.physics.uc.edu/~argyres/661/susy2001.pdf An Introduction to Global Supersymmetry] -  – [[Philip Arygres]], 2001
* [http://www.cambridge.org/uk/catalogue/catalogue.asp?isbn=0521857864 Weak Scale Supersymmetry] -  – Howard Baer and Xerxes Tata, 2006.
* Cooper, F., A. Khare and U. Sukhatme. "Supersymmetry in Quantum Mechanics." Phys. Rep. 251 (1995) 267-85 (arXiv:hep-th/9405029).
* Junker, G. ''Supersymmetric Methods in Quantum and Statistical Physics'', Springer-Verlag (1996).
== Zdroj ==
* {{Preklad|en|Supersymmetry|342101693}}
 
[[Kategória:Supersymetria| ]]
[[Kategória:Teoretická fyzika]]
74 747

úprav