Всеки, който е изучавал основни науки, знае за атома: основния градивен елемент на материята, както я познаваме. Всички ние, заедно с нашата планета, Слънчевата система, звездите и галактиките, сме изградени от атоми. Но самите атоми са изградени от много по-малки единици, наречени "субатомни частици" - електронни, протони и неутрони. Изследването на тези и други субатомни частици се нарича "физика на частиците" изследване на природата и взаимодействията между тези частици, които съставляват материя и радиация.
Една от най-новите теми в изследването на физиката на частиците е „свръхсиметрия“, която като низ теория, използва модели на едномерни струни вместо частици, за да помогне да се обяснят някои явления, които все още не са добре разбрани. Теорията казва, че в началото на Вселената, когато се образували рудиментарните частици, едновременно са създадени равен брой от така наречените „суперчастици“ или „свръхчастници“. Въпреки че тази идея все още не е доказана, физиците използват инструменти като Големия адронов колайдер
за търсене на тези суперчастици. Ако те съществуват, това би удвоило броя на известните частици в Космоса. За да разберете суперсиметрията, най-добре е да започнете с поглед към частиците, които сте известни и разбрани във Вселената.Разделяне на субатомните частици
Субатомните частици не са най-малките единици на материята. Те са съставени от още по-мънички разделения, наречени елементарни частици, които самите физици смятат за възбуждане на квантови полета. Във физиката полетата са региони, в които всяка област или точка е засегната от сила, като гравитация или електромагнетизъм. "Квантов" се отнася до най-малкото количество от всяко физическо образувание, което участва във взаимодействия с други образувания или е засегнато от сили. Енергията на един електрон в един атом се определя количествено. Светлинна частица, наречена фотон, е единичен квант светлина. Полето на квантова механика или квантова физика е изучаването на тези единици и как физическите закони ги засягат. Или помислете за това като изследване на много малки полета и отделни единици и как те са засегнати от физическите сили.
Частици и теории
Всички известни частици, включително субатомните частици и техните взаимодействия са описани от теория, наречена Стандартен модел. Той има 61 елементарни частици, които могат да се комбинират, за да образуват композитни частици. Това все още не е пълно описание на природата, но дава достатъчно, за да се опитат физиците на частици и да разбере някои основни правила за това как е съставена материята, особено в началото вселена.
Стандартният модел описва три от четири основни сили във Вселената: електромагнитната сила (който се занимава с взаимодействието между електрически заредени частици), слабата сила (който се занимава с взаимодействието между субатомните частици, което води до радиоактивно разпад), и силната сила (която държи частиците заедно на къси разстояния). Не обяснява гравитационната сила. Както бе споменато по-горе, той също описва 61 частици, известни досега.
Частици, сили и суперсиметрия
Изучаването на най-малките частици и силите, които ги засягат и управляват, доведоха физиците до идеята за суперсиметрия. Той поддържа, че всички частици във Вселената са разделени на две групи: бозони (които са подкласифицирани в калибровъчни бозони и един скаларен бозон) и фермиони (които се подкласифицират като кварки и антикварки, лептони и антилептони и техните различни „поколения“). Адроните са композити от множество кварки. Теорията на суперсиметрията показва, че има връзка между всички тези видове частици и подтипове. Така че, например, суперсиметрията казва, че фермион трябва да съществува за всеки бозон, или, за всеки електрон, предполага, че има суперпартнер, наречен "селектрон" и обратно. Тези суперпартъри са свързани помежду си по някакъв начин.
Суперсиметрията е елегантна теория и ако се докаже, че е вярна, щеше да се извърви дълъг път към помощ физиците обясняват напълно градивните елементи на Стандартния модел и внасят гравитацията в сгънете. Досега обаче, суперпартнерни частици не са открити в експерименти, използващи Голям адронов сблъсък. Това не означава, че те не съществуват, но все още не са открити. Той може също да помогне на физиците на частици да определят масата на много основна субатомна частица: бозон на Хигс (което е проява на нещо наречено Хигсово поле). Това е частицата, която дава на цялата материя своята маса, така че е важно да се разбере добре.
Защо суперсиметрията е важна?
Концепцията за суперсиметрия, макар и изключително сложна, е в основата й начин да се задълбочим в основните частици, съставляващи Вселената. Макар физиците на частици да смятат, че са намерили най-основните единици на материята в субатомния свят, те все още са далеч от разбирането им напълно. И така, изследванията за природата на субатомните частици и техните възможни суперпартъри ще продължат.
Свръхсиметрията може също да помогне на физиците да са нулирани природата на тъмната материя. Това е (засега) невиждана форма на материята, която може да бъде засечена косвено чрез гравитационния си ефект върху редовната материя. Добре би могло да се установи, че същите частици, които се търсят при изследване на суперисиметрия, могат да имат представа за природата на тъмната материя.