Лиза Рэндалл - Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства.

Ключом к успеху нашей модели было бы обнаружение промежуточной частицы, которая могла бы переносить данные о нарушении суперсимметрии к частицам Стандартной модели и придавать суперпартнерам нужные им массы.

Но мы хотели быть уверены, что наш переносчик не спровоцирует недопустимых взаимодействий.

Идеальным кандидатом выглядел гравитон. Эта частица живет в балке и взаимодействует с энергичными частицами, где бы они ни находились — на бране, нарушающей суперсимметрию, и на бране Стандартной модели. Кроме того, взаимодействия гравитона известны, они следуют из теории тяготения. Мы смогли показать, что взаимодействия гравитона, генерируя необходимые массы суперпартнеров, не приводят к взаимодействиям, перепутывающим кварки и лептоны, которые, как известно, отсутствуют в природе. Поэтому выбор гравитона выглядел многообещающе.

Когда мы рассчитывали массы суперпартнеров, которые получались в случае переносчика-гравитона, мы обнаружили, что несмотря на простоту составляющих, вычисления были на удивление тонкими. Классические вклады в нарушающие суперсимметрию массы оказались равными нулю, и нарушение суперсимметрии переносилось только квантово-механическими эффектами. Когда мы поняли это, мы назвали индуцированную гравитоном передачу нарушения суперсимметрии аномальной передачей. Мы выбрали такое название по аналогии с аномалиями, обсуждавшимися в гл. 14, так как специфические квантовомеханические эффекты нарушали симметрию, которая присутствовала бы в противном случае. Самое важное было в том, что поскольку массы суперпартнеров зависели от известных квантовых эффектов в Стандартной модели, а не от неизвестных взаимодействий в дополнительных измерениях, мы могли предсказать относительные величины масс суперпартнеров.

Потребовалось несколько дней на то, чтобы привести все это в порядок, поэтому в один и тот же день я могла переходить от разочарования к надежде. Я помню, как однажды за ужином удивила сидящих рядом, когда я совершенно обезумела от радости, так как заметила ошибку и решила задачу, не дававшую мне покоя весь день. В итоге Раман и я открыли, что если гравитация передает нарушение суперсимметрии, то уединенное нарушение суперсимметрии выполняется удивительно хорошо. Все суперпартнеры имеют правильные массы, а соотношение между массами калибрино и скварка лежит в желаемом интервале. Хотя не все работало так просто, как мы первоначально надеялись, важные соотношения между массами суперпартнеров вставали на место без введения невозможных взаимодействий, которые так досаждают другим нарушающим суперсимметрию теориям. При минимальных модификациях все работало.

И самое замечательное, что благодаря конкретным предсказаниям масс суперпартнеров нашу идею можно было проверять. Очень важным свойством уединенного нарушения суперсимметрии является то, что несмотря на чрезвычайно малые размеры дополнительных измерений, порядка 10 -31см, что всего лишь в сто раз превосходит крохотный планковский масштаб длины, существуют видимые следствия. Это противоречит стандартной идее, что только много большие измерения могут иметь видимые следствия, благодаря модифицированному закону тяготения или новым тяжелым частицам.

Хотя действительно верно, что мы не видели ни одного из экспериментальных следствий в условиях, когда дополнительные измерения малы, гравитон передает калибрино нарушение суперсимметрии весьма специфическим образом, что поддается точному подсчету, ибо известны гравитационные взаимодействия и другие взаимодействия, возникающие в теории с суперсимметрией. Модель уединенного нарушения суперсимметрии предсказывает определенные отношения масс для калибрино — партнеров калибровочных бозонов — и эти массы можно измерить.

Это очень обнадеживает. Если физики откроют суперпартнеров, они смогут затем определить, согласуются ли соотношения между их массами с тем, что мы предсказываем. Эксперимент по поиску этих калибровочных суперпартнеров находится в стадии подготовки на Тэватроне — протон-антипротонном коллайдере в лаборатории им. Э. Ферми, Иллинойс. Если нам повезет, мы узнаем результаты в течение ближайших нескольких лет [139] Эксперименты на Тэватроне не привели к обнаружению суперсимметричных частиц. В настоящее время (2010 г.) все надежды физиков связаны с начавшим работу самым мощным Большим адронным коллайдером в ЦЕРНе (см. сноску на стр. 24). — Прим. пер. .

В конце концов и Раман, и я были в разумной степени уверены, что нам удалось открыть что-то интересное. Но у каждого из нас оставалось беспокойство. Я немного боялась, что такую интересную идею, если она верна, не могли проглядеть, и что нам нужно еще убедиться, что мы не пропустили какой-то скрытой ошибки в нашей модели. Раман также думал, что идея слишком хороша, чтобы ее просметрели. Но он был уверен, что все правильно, и боялся только, что подобная идея в физической литературе уже была, а мы ее пропустили.

Он был недалек от истины. Аномальная передача нарушения суперсимметрии была независимо открыта примерно в то же время Джаном Джудиче из ЦЕРНа, Маркусом Люти из Мериленда, Хитоши Мураямой из Беркли и Рикардо Ратацци из Пизы, которые работали вместе тем же самым летом. Их статья вышла на следующий день после нашей. Их работа меня поразила. Я не могла понять, как две группы физиков одним и тем же летом проделали тот же самый извилистый путь сквозь идеи, но Раман правильно предположил, что у них могли быть похожие интересы. На самом деле мы оба были в определенном смысле правы. Хотя у другой группы были сходные идеи, их мотивация не была связана с дополнительными измерениями, а без них массы, порожденные аномальной передачей, были просто курьезом. Как Рикардо великодушно сказал физику Массимо Поррати, нашему общему другу, Раман и я сделали это лучше не потому, что наша версия аномальной передачи была более правильной, а потому, что у нас была причина, о которой любой бы заботился в первую очередь! Причиной были дополнительные измерения. Без них нарушение суперсимметрии не было бы уединено и массы, порожденные аномальной передачей, были бы затерты большими эффектами.

Другие физики также подключились потом к исследованию моделей уединенного нарушения суперсимметрии. Они нашли способы объединить этот подход с другими, более старыми идеями, чтобы построить еще более успешные модели, которые могли бы отражать реальный мир. Ученые даже нашли способы расширить идею уединения на четыре измерения.

Существует слишком много моделей, всех не перечислишь, поэтому позвольте отметить две идеи, которые я нахожу особенно интересными. Первая идея возникла из сотрудничества Рамана и Маркуса Люти. Они использовали идеи закрученной геометрии (описанной в гл. 20), чтобы заново переосмыслить следствия уединения в четырех измерениях. Руководствуясь этими идеями, они разработали новый класс четырехмерных моделей нарушения симметрии.