Jatuh panjang supersimetri dari rahmat

Supersimetri, sebuah teori yang menempatkan setiap partikel elementer yang diketahui memiliki partikel “superpartner” yang lebih berat, telah menjadi superstar fisika teoretis selama setengah abad terakhir. Para pendukungnya telah melihatnya sebagai harapan terbaik bagi fisika partikel untuk menyelesaikan misteri lama seperti materi gelap. Skeptis telah memprotes perlakuan istimewa tanpa adanya validasi eksperimental. Di CERN’s Large Hadron Collider (LHC), akselerator partikel terbesar dan paling kuat di dunia, menemukan bukti untuk supersimetri menjadi harapan besar berikutnya setelah eksperimen Atlas dan CMS menemukan boson Higgs. ΒUT meskipun lebih dari satu dekade mencari, kedua percobaan masih kosong.

Cengkeraman budaya SuperSymmetry di lapangan telah begitu kuat sehingga membedakan akhir teori – harus datang – akan sulit. Tapi sekarang momen itu mungkin ada di sini: tim Atlas dan CMS tidak lagi memiliki kelompok kerja yang didedikasikan untuk supersimetri.

Kelompok kerja semacam itu adalah tulang punggung penelitian Atlas dan CMS, mengatur ratusan analisis di bawah payung tematik. Pada awal 2010 -an, ketika tabrakan proton LHC dimulai, kelompok supersimetri masing -masing eksperimen adalah jalan yang disukai untuk pencarian “fisika baru” – dan bahkan menikmati status yang dilindungi dalam hal sumber daya dan perhatian. Gagasan bahwa suatu hari tidak akan ada kelompok yang berdedikasi akan mengejutkan banyak orang.

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita -cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide -ide yang membentuk dunia kita saat ini.

“Supersimety adalah industri besar mulai dari tahun 1990-an hingga sekitar tahun 2015. Tetapi kurangnya penemuan superpartner setelah peningkatan LHC ke energi tabrakan yang lebih tinggi adalah titik balik bagi sebagian besar masyarakat,” kata Adam Falkowski, seorang fisikawan teoretis di laboratorium fisika dua infinitas (Iriot Joliote.

Keyakinan “hampir alkitabiah”

Untuk memahami daya tarik supersimetri, seseorang harus melihat kembali ke awal 1970 -an. Dalam upaya untuk menjangkau di luar model standar, teori yang menggambarkan semua partikel elementer yang diketahui dan hubungan mereka, para ahli teori di Uni Soviet dan AS memelopori supersimetri sebagai jalan keluar yang mungkin, dengan fitur utamanya adalah korespondensi yang diusulkan antara partikel yang diketahui dan yang belum ditemukan.

Para ahli teori segera menyadari bahwa alat matematika yang terlibat dalam “Susy” (nama panggilan teori yang biasa digunakan) dapat memperbaiki banyak masalah menjengkelkan dalam fisika. Superpartners yang diajukan adalah kandidat siap pakai untuk partikel materi gelap, dan Susy menawarkan kemungkinan rute untuk teori gravitasi kuantum. Selain itu, itu berfungsi sebagai perancah penting untuk teori string dan merupakan argumen utama untuk membangun LHC. Ketika jumlah publikasi peer-review pada Susy melonjak, teori ini menjadi fenomena budaya, dengan komunikator sains yang cerdas menghasilkan buku, artikel, dan wawancara menggembar-gemborkan validasinya sebagai kesimpulan yang hampir terduga.

“Ketika saya masih mahasiswa,” kata Falkowski, “keberadaan Susy hampir merupakan fakta bagi sebagian besar peneliti yang mengerjakan topik tersebut. Ini tentu saja tercermin dalam praktik perekrutan, dan Anda memiliki sekelompok besar peneliti top yang seluruh daftar publikasi terikat pada supersymetry.”

Sementara itu, tidak ada penemuan eksperimental yang datang, dan model supersimetrik menjadi terkenal tidak dapat dihindari, terutama karena fitur sewenang -wenang mereka. Model-model tersebut datang dengan banyak variabel dengan nilai-nilai yang tidak diketahui yang ditambahkan dengan tangan-dan diperlukan penyempurnaan untuk menjelaskan ketidakhadiran Susy dari dunia alami. Perhitungan untuk memprediksi massa superpartner rentan terhadap revisi ke atas setelah setiap hasil nol di beberapa generasi colliders.

“Fisikawan cenderung faddish, mengikuti tren,” kata penerima Nobel Sheldon Glashow, seorang profesor di Universitas Boston dan salah satu arsitek model standar. “Kadang -kadang, kepercayaan pada supersimetri tampaknya hampir alkitabiah.”

Mati -matian mencari Susy

Namun demikian, superpartners paling ringan dalam model Susy paling sederhana harus berada dalam jangkauan tabrakan LHC – selain itu mereka tidak dapat mengatasi masalah yang mereka gunakan untuk menyelesaikannya.

Pada tahun 2015 peningkatan LHC hampir menggandakan energi tabrakan menjadi 13 Tera elektron volt, tetapi analisis terus muncul dengan tangan kosong-untuk kekhawatiran para pendukung dan lawan yang jelas. Antusiasme yang dulunya tidak menyenangkan untuk Susy mulai berkurang.

Maju cepat satu dekade. Tahun lalu Atlas merestrukturisasi pekerjaan penelitiannya, membagi studi Susy yang semakin menipis di antara tiga kelompok. This resulted in the group Higgs, Multi-Boson and SUSY searches (HMBS), created in October 2024. (Before that, the ATLAS team’s open call for naming this new group quickly devolved into scathing commentary, with an influx of suggestions such as “Novel Physics Explored,” or “NOPE,” and “Group of All Theories,” or “GOAT.”)

Demikian pula, di CMS dua tahun lalu, kelompok Susy mulai mengambil analisis yang tidak biasa (meskipun yang melihat “tanda tangan” yang sama yang biasanya terkait dengan teori yang suci-kombinasi pengukuran yang berfungsi sebagai “sidik jari” dari berbagai proses fisik dalam tabrakan). Merefleksikan pergeseran itu, Januari ini kelompok ini diganti namanya menjadi fisika baru yang lebih umum dengan Objek Standar (NP).

“Restrukturisasi kelompok memiliki dua alasan utama: membuat kelompok pencarian dengan ukuran yang sama dan memiliki pikiran yang berorientasi tanda tangan (untuk) berbagi ide di seluruh analisis dengan metode yang sama,” kata Cécile Caillol, seorang peneliti di CERN dan penganih kelompok NPS CMS. Sekitar sepertiga dari analisis dalam grup baru adalah tentang Susy, tambahnya. Penyelenggara HMBS Atlas Sara Alderweireldt, seorang peneliti di University of Edinburgh, menawarkan motivasi serupa di balik reorganisasi Atlas dan mencatat bahwa karya HMBS tentang Susy sedang berlangsung: “Kelompok baru kami masih sangat banyak termasuk fokus Susy yang berdedikasi,” katanya.

Falkowski, yang tidak terlibat dengan kedua kelompok, menawarkan terjemahannya sendiri: “Tidak ada cukup orang yang termotivasi untuk menjaga perusahaan tetap berjalan,” katanya. “Juga, dari sudut pandang praktis, tidak masuk akal untuk menyimpan pencarian supersimetris dalam kotak terpisah dari pencarian lain, karena teknik yang terlibat sering tumpang tindih. Secara keseluruhan, itu adalah satu -satunya keputusan yang masuk akal, mengingat evolusi lapangan.”

Taruhan besar

Atlas dan CMS sekarang telah melihat tanda tangan dari model yang paling mudah dan tidak melihat apa pun yang baru, tetapi selalu ada kemungkinan lain. Howard Baer, ​​seorang profesor di University of Oklahoma, menjelaskan bahwa model supersimetrik yang lebih canggih, sangat masuk akal ada, dengan tanda tangan halus yang mungkin belum dilihat dalam data LHC tambahan di tahun -tahun mendatang. “Sangat disesalkan bahwa munculnya model yang disederhanakan dalam analisis LHC telah menyebabkan berkurangnya komunikasi antara ahli teori dan eksperimentalis,” komentarnya. Masalahnya, seperti yang dia lihat, adalah bahwa “teori -teori baru tetapi sangat tidak masuk akal dihargai dengan bobot yang sama bersama teori (seperti Susy) yang memecahkan masalah mendasar dalam fisika.”

Meskipun banyak model termotivasi dengan baik dalam istilah teoretis, varietasnya yang hampir tak terbatas telah lama menjadi titik pertengkaran bagi skeptis Susy. Ketidakjelasan ini kadang -kadang dilewati melalui taruhan: beberapa fisikawan terkemuka telah bertaruh pada penemuan supersimetris yang sangat spesifik di LHC. Sebagian besar kebobolan, tetapi beberapa taruhan tetap secara resmi tidak terselesaikan karena ketidaksepakatan yang berkelanjutan antara partai -partai taruhan tentang status sebenarnya supersimetri.

Namun, ada taruhan yang lebih besar yang berperan yang menggantikan pertengkaran individu untuk mencakup keseluruhan fisika partikel: taruhan bahwa keberhasilan akhirnya supersimetri akan memudahkan jalan menuju generasi baru dari eksperimen yang bahkan lebih kuat. Sebaliknya, non-penemuan Susy, dipasangkan dengan penemuan semua partikel model standar yang diprediksi, membuatnya lebih sulit untuk membenarkan investasi internasional utama yang diperlukan untuk akselerator yang lebih besar dan lebih baik. Glashow berkomentar, “Tanahnya diinjak dengan baik, dan tidak ada yang muncul. Segalanya akan berubah jika dan ketika collider hebat berikutnya dikerahkan …. kita tidak akan melihat, tetapi anak -anak kita mungkin.”

Bahkan jika sebuah proyek terwujud, pilihan keras lain menunggu: Haruskah collider fokus pada energi tabrakan yang lebih tinggi yang biasanya diperlukan untuk menemukan partikel baru atau pada pengukuran yang lebih tepat dari partikel yang diketahui (seperti Higgs) untuk mengungkapkan efek baru? Satu mesin tidak dapat melakukan keduanya dengan benar.

Pikiran -pikiran ini digaungkan dalam prediksi tabah Falkowski: “Untuk seluruh fisika di luar model standar, akan secara bertahap ada lebih sedikit minat, lebih sedikit kertas, lebih sedikit eksperimentalis yang terlibat, lebih sedikit mencari partikel baru,” katanya. “Pergeseran akan menuju fisika ‘presisi’, atau jauh dari fisika ‘collider’.”

Dan di masa sekarang, ia menambahkan, tidak seperti dalam beberapa dekade terakhir, seorang peneliti yang bekerja sama sekali di Susy tidak akan lagi populer di pasar kerja. Baer juga mencatat bahwa beberapa fisikawan muda membuat proposal pendanaan untuk pencarian Susy.

Panjang yang luas dari pengejaran kolektif yang sia -sia mungkin akan melemparkan bayangannya pada saat ini. Tapi itu mungkin juga terbukti menjadi warisan terbesar Susy dengan menginformasikan perubahan dalam cara dilakukan. Meminjam dari bidang yang berbeda, dalam kata-kata ahli yang merapikan rumah Marie Kondo, “Ketika Anda menemukan sesuatu yang sulit dibuang, pertimbangkan dengan cermat mengapa Anda memiliki barang spesifik itu di tempat pertama …. Jika Anda membelinya karena Anda pikir itu terlihat keren di toko, itu telah memenuhi fungsi yang membuat Anda senang.

Mengenai pencarian LHC yang sedang berlangsung, satu hal yang pasti, karena seorang fisikawan Atlas berkomentar online September lalu, “Susy masih merupakan teori yang bagus, (tetapi) tidak masuk akal untuk menganggapnya sebagai teori istimewa dibandingkan dengan yang lain.”