Трения между суперсимметрией и данными LHC не так велики, как считалось ранее

Загадки LHC. Поиск суперсимметрии

Суперсимметрия — одно из самых любимых физиками расширений Стандартной модели — до сих пор не найдена на Большом адронном коллайдере. Как прямые поиски суперсимметричных частиц, так и косвенные данные LHC позволяют лишь ограничивать или даже закрывать некоторые суперсимметричные модели. В этой ситуации физикам приходится выяснять, какие из суперсимметричных вариантов еще жизнеспособны, а какие — нет. Подробный рассказ об этой проблеме см. в новости Суперсимметрия в свете данных LHC: что делать дальше?.

Одной из главных трудностей для суперсимметричных моделей, особенно их минимальных версий, является масса хиггсовского бозона. Эти модели предсказывают, что масса легчайшего бозона Хиггса должна быть не слишком велика. Нынешнее значение, около 126 ГэВ, находится почти на верхней границе разрешенного диапазона. Но даже если такое значение согласуется со многими моделями, оно приводит к некоторому «напряжению», определенной подстройке параметров при их построении.

В статье, опубликованной на днях в журнале Physical Review Letters (она же е-принт arXiv:1306.2318), приводятся результаты новых теоретических расчетов, которые позволяют сгладить эту трудность. В суперсимметричных теориях на массу бозона Хиггса влияет наличие суперчастиц, но точно сосчитать это влияние нереально. Его можно лишь вычислить с разной степенью приближения (то есть в разных порядках теории возмущений). Новое вычисление, которое было проделано в третьем порядке теории возмущений, показало, что верхняя граница массы ощутимо больше, чем считалось ранее.

Это означает, что согласование суперсимметричных моделей с измеренной массой бозона Хиггса требует не такого большого «напряжения усилий», как считалось ранее. Кроме того, суперчастицы в этих моделях имеют массу около 3–4 ТэВ, то есть они находятся в пределах досягаемости LHC.


10
Показать комментарии (10)
Свернуть комментарии (10)

  • denis_73  | 26.09.2013 | 22:27 Ответить
    «Кроме того, суперчастицы в этих моделях имеют массу около 3–4 ТэВ, то есть они находятся в пределах досягаемости LHC».

    В каком смысле в пределах досягаемости? Сейчас или после модернизации LHC? Т. е., если эти суперчастицы с массой около 3-4 ТэВ существуют, то почему они не найдены и когда они будут найдены на LHC?
    Ответить
    • spark > denis_73 | 27.09.2013 | 00:00 Ответить
      На энергии 6,5-7 ТэВ, т.е. в ближайшее десятилетие, скажем так. Сейчас пока рано, они же парами рождаются, а для масс, которые близки к энергии протонов, сечение очень низкое.

      Но чтоб неправильного впечатления у вас не создавалось — никто не утверждает, что они _будут_ с такой массой, или что суперсиметрия их предсказывает. Просто те варианты, где раньше считалось, что массы должны быть в районе 5-7 ТэВ для естественного построения теории, сейчас ожидаются массы порядка 3-4 ТэВ при тех же требованиях. А для коллайдера с энергией ? ТэВ на протон масса 3,5 ТэВ и масса 6 ТэВ — очень большая разница.
      Ответить
      • niki > spark | 27.09.2013 | 19:40 Ответить
        То есть если их масса 3 ТэВ, то на пару надо 6?
        А как может получиться 6 если протон не точка? Или точка не обязательна для того чтобы пустить в дело всю энергию?
        Ответить
        • spark > niki | 27.09.2013 | 22:48 Ответить
          Да, это значит, что на пару надо минимум 6.
          Если каждый протон несет по 4 ТэВ, то надо дождаться такого редкого события, в котором в одном протоне как минимум 3/4 энергии случайно собрались в одном партоне, и одновременно в другом протоне то же самое. Еще надо, чтоб они именно столкнулись, а не просто пролетели мимо, и еще надо чтоб в результате их столкновения родились эти суперчастицы. События такие будут так редки, что уже лучше вдвое повысыть энергию, чем ждать очень долго на той эе энергии.
          Ответить
      • denis_73 > spark | 29.09.2013 | 01:42 Ответить
        «суперчастицы в этих моделях имеют массу около 3–4 ТэВ».
        «никто не утверждает, что они _будут_ с такой массой».

        Т. е. упомянутые модели не утверждают, что суперчастицы будут с такой массой?

        А также, в чём особенность тех вариантов?

        И какие именно суперчастицы имеются в виду? Нейтралино?

        Какова верхняя граница массы по новым вычислениям?
        Ответить
    • gunn > denis_73 | 29.09.2013 | 17:00 Ответить
      ... и поэтому на кончике иглы помещается примерно в .384 раза меньше ангелов, чем предполагали ведущие специалисты ...
      Ответить
  • PavelS  | 28.09.2013 | 00:00 Ответить
    У меня вопрос про распределение энергии среди партонов в составных ЯДРАХ. Как оно в случае дейтронов или альфа-частиц? Возможно ли такое, что вся энергия альфа-частицы сконцентрируется в 1 партон? Другими словами, нет ли возможности запустить в БАК альфа-частицы (или ядра гелия-3) и получить на выходе то, что получать не получалось с протонами? Были ли подобные предложения, или идея совсем абсурдна что даже не рассматривалась?
    Ответить
    • spark > PavelS | 28.09.2013 | 00:46 Ответить
      Партонная структура ультрарелятивистского ядра примерно такая. В каждом нуклоне есть «костяк» партонов, т.е. те, которые несут существенную долю энергии нуклона. Эти партоны локализованы в своих нуклонах. И еще есть мягкие партоны, с энергией в тысячи и более раз меньше энергии индивидуального нуклона. Эти партоны (в основном глюоны) не локализованы, а перекрываются между разными нуклонами. Поэтому при сверхвысоких энергиях общее партонное распределение в ядре может быть сложным, частично коллективным, но самые высокоэнергетичные партоны по-прежнему соответствуют нуклонному составу ядра.

      Далее, доля полной энергии для каждого нуклона не может сильно изменяться. Если бы это было возможно (т.е. если бы энергия «кваркового костяка», отвечающего одному нуклону, сильно отличалась бы от энергии «костяка», отвечающего другому нуклону), то это означало бы, что эти два нуклона имеют большую инвариантную массу, много больше двух масс нуклона. Но в системе покоя ядра это означало бы, что эти два нуклона разлетаются относительно друг друга с околосветовой скоростью, что невозможно, если мы говорим про цельное, а не разрушенное ядро.
      Ответить
  • Minbadar  | 29.09.2013 | 17:07 Ответить
    >В суперсимметричных теориях на массу бозона Хиггса влияет наличие суперчастиц, но точно сосчитать это влияние нереально. Его можно лишь вычислить с разной степенью приближения (то есть в разных порядках теории возмущений). Новое вычисление, которое было проделано в третьем порядке теории возмущений, показало, что верхняя граница массы ощутимо больше, чем считалось ранее.

    Никогда не понимал смысла подобных статей. Ну ладно, "новое вычисление показало", но это ведь не является ни истиной, ни установленным научным фактом, ни даже простой оценкой с указанием возможной погрешности. Все настолько субъективно, что просто грустно. Например, в статье приводятся графики, где видно, что одно только использование другой программы может дать другой результат. Не просто количественно, качественно другой, как для программы SPheno, где зависимость mH от mt вообще немонотонная. А если еще применить другой метод, да учесть новые поправки, да поиграться с параметрами ... тут можно нагенерировать хоть миллион кривых, равномерно заполняющих всю плоскость, и ни одна не будет чем-то хуже прочих.
    Ответить
    • spark > Minbadar | 29.09.2013 | 18:47 Ответить
      > ...не является ни истиной, ни установленным научным фактом, ни даже простой оценкой с указанием возможной погрешности. Все настолько субъективно, что просто грустно.

      Вы слишком уж сгущаете краски. Вы ожидаете, что появится какое-то вычисление в рамках теорий новой физики, которое сразу даст вам некий железобетонный наблюдательный факт? Железобетонные факты могут возникать на уровне теорем, на уровне самосогласованности самой теории. Но если вычисление касается какой-то наблюдательной величины, всегда есть неопределенности, но они как правило контролируемые и обычно поддаются оценке.

      Вы не спорите, надеюсь, что сами по себе вычисления разных величин в высших порядках теории возмущений — дело очень нужное в физике частиц? Когда речь идет о вычислениях в стандартной модели и не слишком сильно зависит от структуры адронов, результат вычисления вполне является истиной, позволяет уменьшить неопределенности и улучшить конкретные выводы. Скажем, с тем же сечением рождения бозона Хиггса на коллайдерах: если бы теоретики не сосчитали его в нескольких высших порядках и опирались бы на низшее приближение, они бы увидели, что эксперимент дает сечение раза в 3 больше ожидаемого. Правда, они бы подозревали, что само это ожидаемое сечение в реальности сильно отличается от расчетов в низшем приближении, поэтому они выводы могли бы делать только по порядку величины, не более. А сейчас точность вычисления этого сечения - десяток процентов или может еще меньше.

      Конкретно по картинке: SPheno отличается от других штриховых кривых выбором масштаба перенормировки. Тот факт, что от выбора этого масштаба зависят результаты, всем известно, поэтому когда теоретики предъявляют свои графики предсказаний, часто рисуют неопределенность, вызванную вариацией этого масштаба. Есть схемы пересуммирования, которые пытаются минимизировать эту неопределенность; это довольно активная, но техническая тема исследований. Но вот что главное: эти схемы — это просто эффективный способ учесть более высокий порядок теории возмущений. Плюрализм мнений тут допустим, когда точного расчета этого более высокого порядка пока что не проведено. Но как только расчет проведен, этот плюрализм становится уже не так важен. Зато можно понять, какая схема пересуммирования была адекватнее — это может в дальнейшем дать ей больше преимущества. Тут видно, что SPheno оказалась гораздо лучше, чем остальные.

      Насчет немонотонности — это тут совершенные мелочи. Эта «немонотонность» не является достоверным результатом, никто на нее не напирает, ведь она совершенно мизерная по сравнению с неопределенностью между схемами. Это всё равно, что видеть две экспериментальные точки, которые отличаются на половину стандартного отклонения, и переживать по этому поводу, мол данных не согласуются друг с другом.

      > А если еще применить другой метод, да учесть новые поправки,

      Да, это теперь полезно сделать. Но не надо думать, что это просто так переносится на следующий порядок, со всеми своими различиями. Обычно чем выше порядок, тем слабее поправки к нему и тем слабее неопределенность, связанная с масштабами перенормировки.

      > ... да поиграться с параметрами

      А с какими параметрами вы хотите играться? Вот если вычисление в определенном классе моделей, мы хотим вычислить ограничение на массу хиггса в этом классе. Для того, чтобы понять эффект от высших порядков, фиксируем конкретную модель и сравниваем результаты разных расчетов. Все параметры либо заданы, либо известны их эксперимента с некоторой погрешностью. В частности, полоски определенной ширины на картинке — как раз разброс, вызванный погрешностями в измерении массы топ-кварка и константы сильной связи.

      Конечно, есть много людей, которые пытаются что-то считать в каких-то разделах физики частиц, используя с потолка взятые модели с кучей свободных параметров. Особенно этим грешат адронные процессы, в которых есть мягкий масштаб. Тогда предсказания разных людей могут плясать как сумасшедшие. Но это уже получается не реальная физика, а какое-то численное гадание; оно остается на совести авторов предсказаний.
      Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005–2025 «Элементы»