Καθιερωμένο πρότυπο ή ελάχιστη υπερσυμμετρία ;

Κοιτάζοντας πίσω στον χρόνο και τις πρώτες αναφορές μου στη σημαντική γραφική παράσταση με τη μάζα του τοπ κουάρκ στον έναν άξονα και και τη μάζα του W στον άλλον, πριν από εννέα χρόνια, είμαι εντυπωσιασμένος από την πρόοδο μας. Το 2005 η μάζα του τοπ κουάρκ ήταν γνωστή με ακρίβεια 2-3 GeV, η αντίστοιχη του μποζονίου W με ακρίβεια 35 MeV, και δεν ξέραμε σε ποια περιοχή βρισκόταν η μάζα του Higgs, ή ακόμα και εάν αυτό πράγματι υπήρχε.

Σήμερα, η μάζα του τοπ έχει μετρηθεί με 770 MeV αβεβαιότητα και η μάζα του W με αβεβαιότητα 15 MeV. Αυτό από μόνο του μειώνει το μέγεθος του επιτρεπόμενου χώρου φάσεων των δύο αυτών παραμέτρων κατά έναν παράγοντα 10. Αλλά το σημαντικότερο είναι πως πλέον γνωρίζουμε τη μάζα του Higgs με ακρίβεια 0.5%. Αυτό αφήνει πολύ μικρή ελευθερία στις πραγματικές παραμέτρους του καθιερωμένου προτύπου (ΚΠ). Από την άλλη, εάν επεκτείνουμε το ΚΠ ώστε να περιλαμβάνει την ελάχιστη δυνατή υπερσυμμετρία, τότε οι προβλέψεις της θεωρίας διευρύνονται αισθητά, μιας και η ελάχιστη υπερσυμμετρική επέκταση του ΚΠ (MSSM) αφήνει πολύ μεγαλύτερη ελευθερία σε αυτές τις παραμέτρους, μεταβάλλοντας κάποιες άλλες (όπως πχ τις μάζες των squark).

Η κατάσταση από πειραματικής πλευράς συνοψίζεται στο παρακάτω διάγραμμα, το οποίο δημιούργησε ο Sven Heinemeyer σήμερα για αυτό το blog (ευχαριστώ Sven). Το γράφημα αποτελεί μία περίληψη των υπολογισμών του Heinemeyer και των συναδέλφων του Hollik, Stockinger, Weiglein και Zeune. Στον οριζόντιο άξονα φαίνονται οι δυνατές τιμές της μάζας για το τοπ κουάρκ, στην πολύ περιορισμένη περιοχή που επιτρέπει η πρόσφατη (και ακριβέστερη μέχρι σήμερα) μέτρηση του CMS. Στον κάθετο άξονα έχουμε το εύρος τιμών της μάζας του μποζονίου W, με το περιθώριο εδώ ακόμη πιο στενό σε απόλυτα μεγέθη, χάρις στις πολύ ακριβείς μετρήσεις από τα πειράματα LEP2 και Tevatron. Ο πειραματικός προσδιορισμός των δύο αυτών παραμέτρων αντιστοιχεί στην γκρι έλλειψη η οποία περιλαμβάνει το 68% των δυνατών τιμών.


Έτσι, λοιπόν, εάν μείνουμε εντός του ΚΠ, η μέτρηση της μάζας του μποζονίου Higgs από τα πειράματα στο CERN (±0.7 GeV) περιορίζει τις δύο παραμέτρους εντός της πολύ λεπτής κόκκινης γραμμής. Εάν, αντίθετα, υποθέσουμε πως η MSSM είναι η σωστή θεμελιώδης θεωρία, όλη η πράσινη περιοχή γίνεται πλέον πιθανή. Διαφορετικά σημεία αντιστοιχούν σε διαφορετικές τιμές άλλων παραμέτρων (εδώ επιλέγεται μια πιο ελεύθερη διακύμανση της μάζας του Higgs, για να καλυφθούν περισσότερες πιθανότητες). Το βέλος με φορά προς τα κάτω συμβολίζει το γεγονός πως καθώς κανείς αυξάνει το «mass scale» της MSSM η επιτρεπόμενη περιοχή μετακινείται πιο κοντά στην γραμμή του ΚΠ.

Σημειώστε πως σε αυτό το γράφημα η γκρι έλλειψη και η κόκκινη γραμμή είναι τα μόνα πειραματικά στοιχεία. Δεν υπάρχει κάποιο «LEP indirect» οβάλ εδώ, μιας και αυτό θα ήταν πολύ ευρύ για το συγκεκριμένο διάγραμμα. Με άλλα λόγια, οι ιδιαίτερα ακριβείς πληροφορίες που έχουμε για την ηλεκτρασθενή θεωρία από τις έρευνες του μποζονίου Z τη δεκαετία του ’90, είναι εν πολλοίς άσχετες σε αυτήν τη προσέγγιση (παραμένουν φυσικά τεραστίας σημασίας για την επιβεβαίωση της γενικότερης συμφωνίας μεταξύ του ΚΠ και των δεδομένων, όταν κανείς εξετάζει άλλες παραμέτρους).

Τι θα πρέπει, λοιπόν, να κρατήσουμε από αυτό το διάγραμμα; Πιστεύω τουλάχιστον δύο πράγματα. Κατά πρώτον, ότι το ΚΠ θα προτιμούσε τη μάζα του W λίγο πιο κάτω από τη σημερινή τιμή της και την αντίστοιχη του τοπ λίγο πιο πάνω. Η διαφωνία είναι βέβαια πολύ μικρή -μιλάμε μόνο για κάτι παραπάνω από μία τυπική απόκλιση. Το δεύτερο είναι πως η MSSM δεν σκοτώνεται από αυτές τις μετρήσεις -θα επιβίωνε ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη τιμή των μαζών των W και τοπ, όπως φαίνεται από το εύρος της πράσινης περιοχής.

Α και ένα τρίτο σημείο -οι πειραματικές μετρήσεις αυτών των ποσοτήτων είναι πραγματικά εκπληκτικές!

Θα μπορούσε να σκεφτεί κανείς και διάφορα άλλα, όμως θα σταματήσω εδώ για απόψε. Αύριο θα πάρω το τραίνο στις 6 το πρωί, με προορισμό τη Ρώμη, όπου και θα συμμετάσχω σε μία διήμερη ανοιχτή συζήτηση που διοργανώνει το INFN, με την ονομασία «WHAT NEXT». Μία πολύ ενδιαφέρουσα συζήτηση για τα σχέδια της ιταλικής έρευνας για το μέλλον, με βάση τη σημερινή κατάσταση στη σωματιδιακή φυσική, αστροφυσική, κοσμολογία, και άλλους θεμελιώδεις τομείς. Θα μεταφέρω νέα από εκεί σύντομα…

Αρχικό Άρθρο:
www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/standard_model_or_minimal_susy-133547
6 Απριλίου 2014

About qdsgreek

Greek version of "A Quantum Diaries Survivor" blog
This entry was posted in Θεωρία and tagged , , . Bookmark the permalink.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s