Supersimetri

Dalam fisika partikel, supersimetri (SUSI) adalah dugaan hubungan antara dua kelas dasar dari partikel dasarː boson, yang memiliki sebuah spin bernilai bilangan bulat, dan fermion, yang memiliki sebuah spin setengah bilangan bulat. Sebuah tipe dari simetri ruang waktu, supersimetri adalah sebuah kandat yang memungkinan untuk partikel fisika yang tidak ditemukan, dan dilihat oleh beberapa fisikawan sebagai sebuah solusi yang elegan untuk banak masalah saat ini dalam fisika partikel jika dikonfirmasikan benar, yang dapat menyelesaikan berbagai daerah dimana teori-teori saat ini dipercayakan untuk menjadi tidak lengkap. Sebuah ekstensi supersimetris ke Model Standar bisa menyelesaikan masalah-masalah hirarki utama dalam teori ukuran, dengan menjamin bahwa divergensi kuadrat dari semua urutan akan membatalkan dalam teori gangguan.

Dalam supersimetri, setiap partikel dari satu grup akan memiliki sebuah partikel yang terkait di sisi lain, dikenal sebagai superpartner, spin yang berbeda oleh sebuah setengah bilangan bulat. Superpartner-superparnter ini akan menjadi baru dan partikel-partikel yang tidak ditemukan; sebagai contoh, akan ada sebuah partikel disebut sebuah "selektron" (superpartner elektron), sebuah pasangan bosonik dari elektron. Dalam teori supersimetri paling sederhana, dengan supersimetri "tidak terputus", setiap pasangan dari superpartner-superpartner akan berbagi massa yang sama dan bilangan kuantum internal selain spin. Sejak kita menduga untuk mencari "superpartner" ini menggunakan peralatan masa kini, jika supersimetri ada maka ini terdiri dari sebuah simetri yang patah secara spontan, memperkenankan superpartner-superpartner berbeda dalam massa. Supersimetri yang patah secara spontan bisa menyelesaikan semua masalah dalam partikel fisika, termasuk masalah hierarki.

Tidak ada bukti percobaan saat ini bahwa supersimetri benar, atau apakah ekstensi lainnya untuk model saat ini mungkin lebih akurat. Sebagian, ini karena hanya sejak sekitar 2010 yang akslerasi partikel secara khusus dirancang untuk mempelajari fisika di luar Model Standar menjadi mampu beroperasi (yaitu Penumbuk Hadron Raksasa) dan karena hal itu belum diketahui di mana tepatnya untuk melihat, atau energi yang dibutuhkan untuk pencarian yang sukses.

Alasan utama untuk supersimetri sedang didukung oleh beberapa fisikawan adalah bahwa teori-teori saat ini dikenal tidak lengkap dan batas mereka sudah ditetapkan, dan supersimetri bisa menjadi penyelesaian yang menarik untuk beberapa perhatian utama.

Motivasi

Konfirmasi langsung akan memerlukan produksi dari superpartner dalam eksperimen penumbukan, seperti Penumbuk Hadron Raksasa. Proses pertama dari Penumbuk Hadron Raksasa tidak menemukan partikel yang sebelumnya tidak dikenal selain boson Higgs yang sudah diduga ada sebagai bagian dari Model Standar dan demikian tidak ada bukti untuk supersimetri.

Metode tidak langsung termasuk penelitian pada sebuah momen dwikutub listrik (electric dipole moment atau disingkat EDM) permanen, yang dapat timbul ketika partikel Model Standar berinteraksi dengan partikel-partikel supersimetri. Kendala terbaik saat ini pada momen dwikutub listrik elektron diletakkan menjadi lebih kecil daripada 10⁻²⁸ e·cm, ekuivalen dengan kepekaan ke fisika baru di skala TeV dan cocok dengan penumbuk partikel saat ini. Sebuah EDM permanen dalam setiap titik-titik partikel fundamental menuju pembalikkan waktu melanggar fisika, dan demikian juga simetri-CP melanggar melalui teorema CPT. Eksperimen EDM seperti itu juga lebih terukur daripada percepatan partikel konvensional dan menawar sebuah alternatif praktis untuk mendeteksi fisika di luar model standar sebagai eksperimen akselerasi menjadi semakin mahal dan rumit untuk dirawat.

Penemuan-penemuan ini mengecewakan banyak fisikawan, yang dipercaya bahwa supersimetri (dan teori-teori lain mengandalkannya) sejauh ini teori-teori yang paling menjanjikan untuk fisika "baru", dan berharap untuk tanda-tanda dari hasil-hasil yang tidak terduga dari proses ini. Mantan pendukung yang antusiasi Mikhail Shifman melangkah jauh dengan mendorong komunitas teoritis untuk mencari ide baru dan menerima bahwa supersimetri adalah sebuah teori yang gagal. Pendapat ini secara universal tidak diterima dengan beberapa penelitian menyarankan bahwa krisis "kealamian" ini prematur karena berbagai perhitungan terlalu optimis tentang batas dari massa yang memungkinkan sebuah supersimetri berdasarkan solusi.

Untuk mencocokkan kurangnya bukti eksperimental untuk SUSI, beberapa peneliti menyarankan bahwa pemandangan teori dawai bisa memiliki sebuah statistik hukum kekuasaan menarik SUSI melanggar istilah untuk nilai-nilai besar (bergantung pada bilangan dari sektor tersembunyi SUSI melanggar bidang berkontribusi pada istilah lunak).Jika ini ditambahkan dengan kebutuhan antropik bahwa kontribusi ke skala lemah tidak melebihi faktor antara 2 dan 5 hingga dari nilai terukur (seperti yang diperdebatkan oleh Agrawal et al.), maka massa Higgs di tarik sekitar 125 GeV meskipun hampir superpartikel ditarik ke nilai di luar jangkauan saat ini dari Penumbuk Hadron Raksasa. Sebuah pengecualian terjadi untuk higgsino yang memperoleh massa bukan dari pematah SUSI melainkan dari mekanisme apapun menyelesaikan masalah mu SUSI. Produksi higgsino Light berpasangan dalam kaitannya dengan radiasi jet keadaan awal yang keras mengarah ke dilepton dengan tanda berlawanan yang lembut ditambah jet ditambah sinyal energi transversal yang hilang. Kelebihan seperti itu tampaknya muncul dalam data Atlas saat ini dengan 139 fb⁻¹ dari luminositas terintegrasi.

Manfaat prospektif

Terdapat banyak motivasi fenomenologis untuk supersimetri dekat ke skala elektro-lemah, serta secara motivasi-motasi teknis untuk supersimetri di setiap skala.

Masalah hierarki

Supersimetri dekat dengan skala elektrolemah memperbaiki masalah hierarki yang menimpa Model Standar. Dalam Model Standar, skala elektolemah menerima koreksi kuantum skala Planck yang sangat besar. Hierarki yang diamati di antara skala elektrolemah dan skala Planck harus dicapai dengan penyetelan yang luar biasa. Dalam sebuah teori supersimetri, di samping itu, koreksi kuantum skala Planck membatalkan antara partner dengan superpartner (karena sebuah tanda minus dikaitkan dengan lingkaran fermionik). Hierarki antara skala elektrolemah dan skala Planck dicapai secara alami, tanpa penyetelan yang ajaib.

Unifikasi kopling pengukur

Ide bahwa grup simetri pengukur dengan energi tinggi disebut Teori unifikasi besar. Dalam Model Standar, bagaimanapun, kopling yang lemah, kuat dan elektromagnetik gagal untuk menyatukan pada energi tinggi. Dalam sebuah teori supersimetri, jalannya kopling pengukur dimodifikasi, dan penyatuan energi tinggi yang tepat dari kopling pengukur tercapai. Proses modifikasi juga menyediakan sebuah mekanisme alami untuk pematah simetri elektro-lemah radiasi.

Materi gelap

Supersimetri skala TeV (ditambah dengan sebuah simetri diskrit) khas menyediakan sebuah kandidat partikel materi gelap pada suatu skala massa konsisten dengan perhitungan kelimpahan retik termal.

Motivasi teknis lainnya

Supersimetri juga dimotivasi oleh solusi untuk beberapa masalah teoretis, untuk umumnya banyak sifat-sifat matematika yang diinginkan, dan untuk memastikan perilaku yang masuk akal pada energi tinggi. Teori medan kuantum supersimetri seringkali jauh lebih mudah untuk menganalisa, sebagai lebih banyak masalah menjadi rapi secara matematis. Ketika supersimetri dikenakan sebagai sebuah simetri lokal, Teori Einstein dari relativitas umum disertakan secara otomatias, dan hasilnya dikatakan sebagai sebuah teori dari supergravitasi. Itu juga merupakan fitur yang diperlukan dari kandidat paling populer untuk sebuah teori segalanya, teori superdawai, dan sebuah teori SUSI yang bisa menjelaskan masalah inflasi kosmologis.

Sifat-sifat supersimetri menarik lainnya secara teoretis adalah yang ditawarkan satu-satunya "celah" ke teorema Coleman–Mandula, yang melarang ruang waktu dan kesimetrian internal dari penggabungan dalam setiap cara yang tidak sepele, untuk teori medan kuantum seperti Model Standar dengan asumsi yang paling umum. Teorema Haag–Lopuszański–Sohnius mendemonstrasikan bahwa supersimetri adalah satu-satunya cara ruang waktu dan kesimetrian internal bisa digabungkan secara konsisten.

Sejarah

Sebuah supersimetri menghubungkan meson dan barion pertama kali diusulkan, dalam konteks fisika hadronik, oleh Hironario Miyazawa pada tahun 1966. Supersimetri ini tidak melibatkan ruang waktu, artinya, ini menyangkut kesimetrian internal, dan rusak parah. Pekerjaannya sebagian besar diabaikan pada saat itu.

J. L. Gervais dan B. Sakita (pada tahun 1971), Yu. A. Golfand dan E. P. Likhtman (juga pada tahun 1971), dan D. V. Volkov dan V. P. Akulov (1972), menemukan kembali supersimetri secara mandiri dalam konteks teori medan kuantum, sebuah jenis baru yang radikal supersimetri dari ruang waktu dan bidang-bidang fundamental, yang menetapkan sebuah hubungan antara partikel-partikel dasar dari alam kuantum yang berbeda, boson dan fermion, dan menyatukan ruang waktu dan kesimetrian internal dari fenomena mikroskopis. Supersimetri dengan sebuah konsisten aljabar Lie adalah struktur bertingkat di mana penemuan kembali Gervais−Sakita didasarkan pertama kali muncul pada tahun 1971 dalam konteks sebuah versi sebelumnya dari teori dawai oleh Pierre Ramond, John H. Schwarz dan André Neveu.

Akhirnya, Julius Wess dan Bruno Zumino (pada tahun 1974) mengidentifikasikan fitur renormalisasi karakterisitik dari teori-teori bidang supersimetris empat dimensi, yang diidentifikasikan mereka sebagai QFT yang luar biasa, dan mereka dan Abdus Salam dan sesama peneliti mereka memperkenalkan penerapan fisika partikel sebelumnya. Struktur matematis daei supersimetri (Superaljabar Lie bertingkat) kemudian diterapkan berhasil ke topik fisika lainnya, mulai dari fisika nuklir, fenomena kritis, mekanika kuantum hingga fisika statistika. Itu tetap menjadi bagian penting dari banyak teori-teori yang diusulkan dari fisika

Versi supersimetris realistis pertama kali dari Model Standar diusulkan pada tahun 1977 oleh Pierre Fayet dan dikenal sebagai Model Standar Supersimetris Minal atau MSSM sebagai penyingkatan, Itu diusulkan untuk menyelesaikan, diantara hal lainnya, masalah hierarki.

Penerapan

Ekstensi dari grup simetri yang memungkinkan

Salah satu alasan bahwa fisika mengeksplorasi supersimetri adalah karena itu menawarkan sebuah ekstensi ke simetri-simetri teori medan kuantum yang lebih akrab. Simetri-simetri ini dikelompokkan menjadi grup Poincaré dan simetri-simetri internal dan teorema Coleman–Mandula menunjukkan bahwa dengan asumsi tertentu, simetri-simetri dari matriks-S harus sebuah produk langsung dari grup Poincaré dengan sebuah grup simetri internal kompak atau jika idak terdapat celah massa, grup konformal dengan sebuah grup simetri internal kompak. Pada tahun 1971 Golfand dan Likhtman adalah yang pertama menunjukkan bahwa aljabar Poincaré bisa diperpanjang melalui pengenalan dari generator spinor empat antikomutatif (dalam empat dimensi), yang kemudian dikenal sebagai supermuatan. Pada tahun 1975, teorema Haag–Łopuszański–Sohnius menganalisis semua superaljabar yang memungkinkan dalam bentuk ymym, termasuk itu dengan sebuah bilangan yang diperpanjang dari supergenerator dan muatan pusat. Aljabar super-Poincaré yang diperpanjang ini membuka jalan untuk memperoleh yang sangat besar dan kelas penting dari teori medan supersimetris.

Aljabar supersimetris

Supersimetris tradisional dari fisika dihasilkan oleh objek-objek yang diubah oleh representasi tensor dari grup Poincaré dan kesimetrian internal. Supersimetri, namun, dihasilkan oleh objek yang diubah oleh representasi spin. Menurut teorema spin-statistika, medan bosonik komutatif sementara medan fermionik antikomutatif. Menggabungkan kedua jenis dari medan-medan menjadi sebuah aljabar tunggal membutuhkan pengenalan dari sebuah penilaian Z₂ di mana boson adalah anggota-anggota genap dan fermion adalah anggota-anggota ganjil. Seperti aljabar disebut sebuah Superaljabar Lie.

Ekstensi supersimetris paling sederhana dari aljabar Poincaré adalah aljabar super-Poincaré. Diekspresikan dalam istilah dari dua spinor Weyl, memiliki hubungan anti-komutatif berikut iniː

$\{Q_{\alpha },{\bar {Q}}_{\dot {\beta }}\}=2(\sigma ^{\mu })_{\alpha {\dot {\beta }}}P_{\mu }$

dan semua hubungan anti-komutatif lainnya di antara $Q$ dan hubungan komutatif di antara $Q$ dan $P$ menghilang. Ekspresi di atas, $P_{\mu }=-i\partial _{\mu }$ adalah generator-generator translasi dan $\sigma ^{\mu }$ adalah matriks Pauli.

Terdapat representasi dari sebuah superaljabar Lie bahwa analog dengan representasi dari sebuah aljabar Lie. Setiap aljabar Lie memiliki sebuah grup Lie yang terkait dan sebuah superaljabar Lie bisa terkadang diperpanjang menjadi representasi dari sebuah supergrup Lie.

Model Standar Supersimetris

Menggabungkan supersimetri menjadi Model Standar membutuhkan penggandaan bilangan dari partikel-partikel sejak tidak ada cara bahwa setiap partikel-partikel dalam Model Standar bisa superpartner dari satu sama lain. Dengan menambahkan partikel-partikel baru, terdapat banyak kemungkinan interaksi baru interaksi baru. Model supesimetris kemungkinan yang paling sederhana konsisten dengan Model Standar adalah Model Standar Supersimetris Minimal (MSSM) yang dapat mencakup jumlah yang diperlukan partikel-partikel baru yang mampu menjadi superpartner dari mereka dalam Model Standar

Pembatalan renormalisasi massa kuadrat boson Higgs antara loop quark atas fermionik dan skalar menghentikan diagram Feynman kecebong squark dalam sebuah ekstensi supersimetris dari Model Standar

Salah satu dari motivasi-motivasi utama untuk SUSI berasal dari kontribusi yang berbeda secara kuadrat ke kuadrat massa Higgs. Mekanika kuantum interaksi dari boson Higgs menyebabkan sebuah renormalisasi yang besar dari massa Higgs dan kecuali terdapat sebuah pembatalan secara tidak sengaja, ukuran alami dari massa Higgs adalah skala paling terbesar yang memungkinkan. Masalah ini dikenal sebagai masalah hierarki. Supersimetri mengurangi ukuran dari koreks kuantum dengan memiliki pembatalan otomatis antara interaksi fermionik dan Higgs bosonik. Jika supersimetri pulih pada skala lemah, maka massa Higgs berkaitan dengan perubahan supersimetri yang bisa diinduksi dari efek non-gangguan kecil menjelaskan skala yang sangat berbeda dalam interaksi lemah dan interaksi gravitasi.

Dalam banyak Model Standar supersimetris, terdapat sebuah partikel stabil yang berat (seperti neutralino) yang bisa berfungsi sebagai sebuah kandidat materi gelap partikel masif yang berinteraksi dengan lemah (dalam bahasa Inggrisː weakly interacting massive particle, disingkatː WIMP). Keberadaan sebuah kandidat materi gelap supersimetris terkait erat dengan keseimbangan-R.

Paradigma standar untuk menggabungkan supersimetri menjadi sebuah teori realistis adalah untuk memiliki dinamika yang mendasari dari teori menjadi supersimetris, tetapi keadaan dasar teori tidak mengenai simetri dan supersimetri patah secara spontan. Perubahan supersimetris tidak bisa dilakukan secara permanen oleh partikel-partikel dari MSSM seperti yang muncul saat ini. Ini berarti bahwa terdapat sebuah sektor baru dari teori yang bertanggung jawab untuk perubahannya. Satu-satunya kendala pada sektor baru ini adalah bahwa itu harus mengubah supersimetri secara permanen dan harus memberikan superpartikel-superpartikel massa skala TeV. Terdapat banyak model yang bisa melakukan ini dan hampir detailnya tidak masalah. Untuk mengukur fitur supersimetri yang relevan, istilah pematahan SUSI halus ditambahkan ke teori yang sementara mengubah SUSI secara eksplisit tetapi tidak pernah bisa muncuk dari sebuah teori lengkap pematahan supersimetri.

Unifikasi kopling pengukur

Satu bukti untuk supersimetri yang ada unifikasi kopling pengukur. Evolusi grup renormalisasi dari tiga konstanta kopling pengukur dari Model Standar agak peka terhadap kandung partikel dari teorinya. Konstanta-konstanta kopling ini tidak cukup bertemu bersama pada skala energi yang sama jika kita menjalankan grup renormalisasi menggunakan Model Standar. Setelah menggabungkan SUSI minimal, konvergensi bersama dari konstanta kopling diproyeksikan sekitar 10¹⁶ GeV.

Mekanika kuantum supersimetri

Mekanika kuantum supersimetris menambahkan superaljabar SUSI ke mekanika kuantum sebagai lawan dari teori medan kuantum. Mekanika kuantum supersimetris seringkali menjadi relevan ketika mempelajari dinamika soliton supersimetris, dan karena sifat yang sederhana memiliki bidang yang hanya berfungsi sebagai waktu (daripada ruang-waktu), banyak kemajuan telah dibuat dalam subjek ini dan sekarang itu dipelajari dengan sendirinya.

Mekanika kuantum SUSI melibatkan sepasang Hamiltonan yang membagikan sebuah hubungan matematis tertentu, yang disebut partner Hamiltonan. (Istilah energi potensial yang terjadi dalam Hamiltonan kemudian dikenal sebagai potensial partner.) Sebuah pengenalan teorema menunjukkan bahwa untuk setiap eigen-keadaan dari salah satu Hamiltonan, pasangan Hamiltonannya memiliki spektrum eigen-keadaan yang sesuai. Itu analog dengan deskripsi asli SUSI, yang mengacu pada boson dan fermion. Kita bisa membayangkan sebuah "Hamiltonan bosonik", yang eigen-keadaannya adalah boson-boson yang bervariasi pada teori kita. Mitra SUSI dari Hamiltonan ini akan menjadi "fermionik", dan eigen-keadaannya akan menjadi fermion teori. Setiap boson akan memiliki sebuah partner fermionik dari energi yang sama.

Supersimetri dalam fisika benda terkondensasi

Konsep SUSI menyediakan ekstensi yang berguna untuk pendekatan WKB. Sebagai tambahan, SUSI telah diterapkan pada rata-rata gangguan baik kuantum maupun non-kuantum (melalui mekanika statistik), persamaan Fokker–Planck menjadi sebuah contoh dari sebuah teori non-kuantum. 'Supersimetri' dalam semua sistem-sistem ini muncul dari fakta bahwa salah satunya adalah pemodelan satu partikel dan seperti 'statistika' tidak masalah. Penggunaan dari metode supersimetri menyediakan sebuah alternatif matematika yang ketat untuk trik replika, tetapi hanya dalam sistem yang tidak berinteraksi, yang mencoba untuk mengatasi apa yang disebut 'masalah dari penyebut' di bawah rata-rata gangguan. Untuk lebih lanjut tentang peneraoan supersimetri dalam fisika benda terkondensasi lihat Efetov (1997).

Supersimetri dalam optik

Optik terintegrasi baru saja ditemukan untuk menyediakan tanah subur di mana konsekuensi tertentu pada SUSI bisa dieksplorasi dalam pengaturan laboratorium yang mudah diakses. Memanfaatkan struktur matematika analog dari persamaan Schrödinger kuantum mekanis dan persamaan gelombang mengatur evolusi cahaya dalam pengaturan satu dimensi, salau satunya dapat menafsirkan distribusi indeks bias dari sebuah struktur sebagai sebuah lanskap potensial yang di mana paket gelombang optik merambat. Dengan cara ini, sebuah kelas baru struktur fungsi optik dengan penerapan yang memungkinkan dalam pencocokan fase, konversi mode dan multiplexing ruang-divisi menjadi mungkin. Transformasi SUSI telah juga diusulkan sebagai sebuah cara untuk mengatasi masalah hamburan terbalik dalam optik dan sebagai sebuah optik transformasi satu dimensi

Supersimetri dalam sistem dinamis

Semua persamaan diferensial (parsial) stokastik, model untuk semua jenis sistem dinamis waktu kontinu, memiliki sɪupersimetri topologi. Dalam representasi operator evolusi stokastik, supersimetri topologi adalah turunan eksterior yang bersifat komutatif dengan operator evolusi stokastik didefinisikan sebagai kemunduran rata-rata secara stokastik diinduksi pada bentuk diferensial oleh difeomorfisme yang ditentukan SDE dari ruang fase. Sektor topologi dari teori supersimetris dinamika stokastik yang berkembang pesat bisa dikenal sebagai teori medan topologi tipe-Witten.

Arti dari supersimetri topologi daam sistem dinamis adalah pelestarian kesinambungan ruang fase titik-titik yang tak terhingga akan tetap dekat selama evolusi waktu berkelanjtuan bahkan di hadapan adanya kebisingan. Ketika supersimetri topologi patah secara spontan, sifat ini dilanggar dalam batas evolusi temporal yang sangat panjang dan modelnya dapat dikatakan untuk memperlihatkan (generalisasi stokastik dari) efek kupu-kupu. Dari perspektif yang lebih umum, kerusakan spontan dari supersimetri topologi adalah esensi teoretis dari fenomena dinamis di mana-mana yang dkenal sebagai kekacauan, turbulensi, kekritisan yang terorganisir sendiri, dll. Teorema Goldstone mengatakan kemunculan terkait dari perilaku dinamis jangka panjang yang memanifestasikan dirinya sebagai derau 1f, efek kupu-kupu, dan statistik bebas skala dari proses (instan) tiba-tiba, seperti gempa bumi, neuroavalanch, dan suar surya, dikenal sebagai Hukum Zipf dan skala Richter.

Supersimetri dalam matematika

SUSI terkadang juga mempelajari secara matematis untuk sifat-sifat intrinstiknya, Ini karenanya menjelaskan bidang-bidang kompleks memenuhi sebuah sifat dikenal sebagai holomorphy, yang memungkinkan jumlah holomorfik untuk dihitung dengan tepat. Ini membuat model supersimetris berguna sebagai "model mainan" dari teori-teori yang lebih realistis. Sebuah contoh utama ini telah didemonstrasikan dualitas-S dalam teori-teori pengukuran empat dimensi yang menukarkan partikel dan ekakutub.

Pembuktian dari teorema indeks Atiyah–Singer lebih disederhanakan oleh penggunaan mekanika kuantum supersimetris.

Supersimetri dalam gravitasi kuantum

Supersimetri adalah bagian dari teori superdawai, sebuah teori dawai dari gravitasi kuantum, meskipun itu bisa secara teori menjadi sebuah komponen darin teori-teori gravitasi kuantum lainnya demikian juga, seperti gravitasi kuantum simpal. Untuk teori superdawai menjadi konsisten, supersimetri tampaknya dibutuhkan di beberapa tingkat (meskipun itu supersimetri yang sangat rusak). Jika bukti eksperimental menerima supersimetri dalam bentuk partikel supersimetris seperti neutralino yang seringkali diyakini sebagai superpartner yang paling ringan, beberapa orang percaya ini akan menjadi sebuah dorongan besar untuk teori superdawai. Sejak supersimetri adalah komponen yang dibutuhkan teori superdawai, setiap penemuan supersimetri akan menjadi konsisten dengan teori superdawai. Jika Penumbuk Hadron Raksasa dan percobaan fisika partikel utama lainnya gagal untuk mendeteksi partner-partner supersimetris, banyak versi teori superdawai yang telah memprediksi superpartner bermassa rendah tertentu ke partikel yang ada mungkin perlu direvisi secara signifikan.

Supersimetri umum

Supersimetri muncul dalam banyak konteks yang berkaitan fisika teoretis. Itu mungkin memiliki beberapa supersimetri dan juga memiliki dimensi tambahan supersimetris.

Supersimetri yang diperpanjang

Adalah mungkin untuk memiliki lebih dari satu jenis transformasi supersimetri Teori-teori dengan lebih dari satu transformasi supersimetri dikenal sebagai teori supersimetri yang diperpanjang. Semakin banyak supersimetri yang dimiliki sebuah teori, semakin dibatasi konten lapangan dan interaksi. Biasanya jumlah salinan dari sebuah simetris adalah pangkat 2 (1, 2, 4, 8, ...). Dalam empat dimensi, sebuah spinor memiliki empat sudut bebas dan demikian jumlah minimal generator supersimetri adalah empat dalam empat dimensi dan memiliki delapan salinan supersimetri berarti bahwa terdapat 32 generator supersimetri.

Jumlah maksimal generator supersimetri yang memungkinkan adalah 32, Teori-teori dengan lebih dari 32 generator supersimetri secara otomatis memiliki medan tanoa massa dengan spin lebih besar daripada dua berinteraksi, jadi jumlah maksimal generator supersimetri dianggap 32. Ini karena teorema Weinberg–Witten. Ini sesuai dengan sebuah teori supersimetri $N=8$. Teori-teori dengan 32 supersimetri secara otomatis memiliki sebuah graviton.

Untuk empat dimensi terdapat teori-teori berikut, dengan pengganda yang sesuai (CPT menambahkan sebuah salinan, kapanpun mereka tidak invarian di bawah simetri tersebut).

$N=1$	Multiplet kiral	$\left(0,{\frac {1}{2}}\right)$
	Multiplet vektor	$\left({\frac {1}{2}},1\right)$
	Multiplet gravitino	$\left(1,{\frac {3}{2}}\right)$
	Multiplet graviton	$\left({\frac {3}{2}},2\right)$
$N=2$	Hipermultiplet	$\left(-{\frac {1}{2}},0^{2},{\frac {1}{2}}\right)$
	Multiplet vektor	$\left(0,{\frac {1}{2}}\ ^{2},1\right)$
	Multiplet supergravitasi	$\left(1,{\frac {3}{2}}\ ^{2},2\right)$
$N=4$	Multiplet vektor	$\left(-1,-{\frac {1}{2}}\ ^{4},0^{6},{\frac {1}{2}}\ ^{4},1\right)$
	Multiplet supergravitasi	$\left(0,{\frac {1}{2}}\ ^{4},1^{6},{\frac {3}{4}}\ ^{4},2\right)$
$N=8$	Multiplet supergravitasi	$\left(-2,-{\frac {3}{2}}\ ^{8},-{\frac {1}{2}}\ ^{56},0^{70},{\frac {1}{2}}\ ^{56},{\frac {3}{2}}\ ^{8},2\right)$

Supersimetri dalam jumlah dimensi alternatif

Adalah mungkin untuk memiliki supersimetri dalam dimensi selain empat. Karena sifat-sifat spinor berubah secra drastis antara dimensi-dimensi yang berbeda, setiap dimensi memiliki karakteristikanya. Dalam $d$ dimensi, ukuran spinor kira-kira $2^{\frac {d}{2}}$ atau $2^{\frac {d-1}{2}}$. Sejak jumlah maksimum supersimetri adalah 32, jumlah dimensi terbesar di mana sebuah teori supersimetris bisa ada sebelas.

Supersimetri pecahan

Supersimetri pecahan adalah sebuah generalisasi dari gagasan supersimetri di mana jumlah positif minimal spin tidak harus ${\frac {1}{2}}$ tetapi bisa menjadi sembarang ${\frac {1}{N}}$ untuk nilai bilangan bulat $N$. Generalisasi seperti itu dimungkinkan dalam dua atau beberapa dimensi ruang waktu.

Status terkini

Model supersimetris dibatasi oleh berbagai eksperimen, termasuk pengukuran observasi energi rendah – sebagai contoh, momen magnet anomali muon di Fermilab, pengukuran kepadatan materi gelap WMAP dan eksperimen deteksi langsung – sebagai contoh, XENON-100 dan LUX; dan oleh eksperimen benturan partikel, termasuk fisika-B, fenomenologi Higgs dan pencarian langsung untuk superpartner (spartikel), di Penumbuk Elektron Besar–Positron, Tevatron dan Penumbuk Hadron Raksasa. Faktanya, CERN menyatakan secara terbuka bahwa jika supersimetri "benar, partikel-partikel supersimetris akan muncul dalam tumbukan di Penumbukan Hadron Raksasa."

Menurut sejarah, batas paling ketat berasal dari produksi langsung di penumbukan. Massa pertama terbatas untuk squark dan gluino dibuat di CERN oleh eksperimen UA1 dan eksperimen UA2 di Super Proton Synchrotron. LEP kemudian menetapkan batas yang sangat kuat, yang pada tahun 2006 diperpanjang oleh eksperimen D0 di Tevatron. Dari 2003-2015, WMAP dan pengukuran kepadatan materi gelap Planck memiliki model supersimetri yang sangat dibatasi, yang mana, jika mereka menjelakan materi gelap, harus disetel untuk menjalankan mekanisme tertentu cukup mengurangi kepadatan neutralino.

Sebelum awal Penumbuk Hadron Raksasa, pada tahun 2009, cocok dengan data yang tersedia untuk CMSSM dan NUHM1 menunjukkan bahwa kemungkinan besar squark dan gluino memiliki massa di 500 hingga 800 GeV, meskipun nilainya setinggi 2.5 TeV diizinkan dengan probabilitas rendah. Neutralino dan slepton diharapkan cukup ringan, dengan neutralino paling ringan dan stau paling ringan kemungkinan besar ditemukan antara 100 dan 150 GeV

Operasi pertama Penumbuk Hadron Raksasa tidak menemukan bukti supersimetri, dan hasil dari, melampaui batas eksperimental yang ada dari Penumbuk Elektron Besar–Positron dan Tevatron dan sebagiannya mengecualikan rentang yang diharapkan tersebut di atas.

Pada tahun 2011–12, Penumbuk Hadron Raksasa menemukan sebuah boson Higgs dengan massa sekitar 125 GeV, dan dengan kpling untuk fermion dan boson yang konsisten dengan Model Standar. MSSM memprediksikan bahwa massa dari boson Higgs paling ringan seharusnya tidak jauh lebih tinggi daripada massa dari boson Z, dan, dengan tidak adanya penyetelan halus (dengan skala pematahan supersimetri pada urutan dari 1 TeV), seharusnya tidak melebihi 135 GeV.

Hasil Penumbuk Hadron Raksasa sepertinya bermasalah untuk model supersimetris minimal ,sebagai nlai 125 GeV relatif besar untuk model dan bisa hanya tercapai dengan radiatikoreksi loop radiasi besar dari squark atas, yang banyak teoretis dianggap "tidak wajar" (lihat kealamian (fisika) dan penyetelan halus). Beberapa peneliti berusaha mendamaikan situasi saat ini dengan konsep "kealamian berserat", di mana massa Higgs ditarik melalui efek lanskap dawai hingga 125 GeV dan massa spartikel ditarik melampaui jangkauan Penumbuk Hadron Raksasa saat ini.

Lihat pula

• Anyon
• Grup kuantum
• Model Standar Supersimetris Minimal
• Model Standar Supersimetris Minimal Berikutnya
• Supersimetri split
• Supermedan
• Supermuatan
• Supergeometri
• Supergravitasi
• Supergrup
• Superpartner
• Superruang
• Supersimetri supersplit
• Teori pengukur supersimetri
• Teorema nonrenormalisasi supersimetri
• Supersimetri sebagai sebuah grup kuantum
• Model Wess-Zumino

Bacaan lebih lanjut

• Supersymmetry and Supergravity page in String Theory Wiki lists more books and reviews.

Pengenalan teoritis, gratis dan online

• S. Martin (2011). "A Supersymmetry Primer". Perspectives on Supersymmetry. Advanced Series on Directions in High Energy Physics. 18. hlm. 1–98. arXiv:hep-ph/9709356 . doi:10.1142/9789812839657_0001. ISBN 978-981-02-3553-6. 
• Joseph D. Lykken (1996). "Introduction to Supersymmetry". arΧiv:hep-th/9612114. 
• Manuel Drees (1996). "An Introduction to Supersymmetry". arΧiv:hep-ph/9611409. 
• Adel Bilal (2001). "Introduction to Supersymmetry". arΧiv:hep-th/0101055. 
• An Introduction to Global Supersymmetry by Philip Arygres, 2001

Monograf

• Weak Scale Supersymmetry by Howard Baer and Xerxes Tata, 2006.
• Cooper, F.; Khare, A.; Sukhatme, U. (1995). "Supersymmetry and quantum mechanics". Physics Reports (Submitted manuscript). 251 (5–6): 267–385. arXiv:hep-th/9405029 . Bibcode:1995PhR...251..267C. doi:10.1016/0370-1573(94)00080-M.  (arXiv:hep-th/9405029).
• Junker, G. (1996). Supersymmetric Methods in Quantum and Statistical Physics. doi:10.1007/978-3-642-61194-0. ISBN 978-3-540-61591-0. .
• Kane, Gordon L., Supersymmetry: Unveiling the Ultimate Laws of Nature, Basic Books, New York (2001). ISBN 0-7382-0489-7.
• Drees, Manuel, Godbole, Rohini, and Roy, Probir, Theory & Phenomenology of Sparticles, World Scientific, Singapore (2005), ISBN 9-810-23739-1.
• Kane, Gordon L., and Shifman, M., eds. The Supersymmetric World: The Beginnings of the Theory, World Scientific, Singapore (2000). ISBN 981-02-4522-X.
• Müller-Kirsten, Harald J. W., and Wiedemann, Armin, Introduction to Supersymmetry, 2nd ed., World Scientific, Singapore (2010). ISBN 978-981-4293-41-9.
• Weinberg, Steven, The Quantum Theory of Fields, Volume 3: Supersymmetry, Cambridge University Press, Cambridge, (1999). ISBN 0-521-66000-9.
• Wess, Julius, and Jonathan Bagger, Supersymmetry and Supergravity, Princeton University Press, Princeton, (1992). ISBN 0-691-02530-4.
• Nath, Pran, Supersymmetry, Supergravity and Unification, Cambridge University Press, Cambridge, (2016), ISBN 0-521-19702-3.
• Duplij, Steven (2003). Duplij, Steven; Siegel, Warren; Bagger, Jonathan, ed. Concise Encyclopedia of Supersymmetry. doi:10.1007/1-4020-4522-0. ISBN 978-1-4020-1338-6. 

Dalam percobaan

• Bennett GW, et al. (Muon (g−2) Collaboration) (2004). "Measurement of the negative muon anomalous magnetic moment to 0.7 ppm". Physical Review Letters. 92 (16): 161802. arXiv:hep-ex/0401008 . Bibcode:2004PhRvL..92p1802B. doi:10.1103/PhysRevLett.92.161802. PMID 15169217. 
• Brookhaven National Laboratory (Jan 8, 2004). New g−2 measurement deviates further from Standard Model Diarsipkan 2017-01-26 di Wayback Machine.. Press Release.
• Fermi National Accelerator Laboratory (Sept 25, 2006). Fermilab's CDF scientists have discovered the quick-change behavior of the B-sub-s meson. Press Release.

Pranala luar

• Supersymmetry (physics) at the Encyclopædia Britannicapersymmetry (physics) at the Encyclopædia Britannica
• What do current LHC results (mid-August 2011) imply about supersymmetry? Matt Strassler
• ATLAS Experiment Supersymmetry search documents
• CMS Experiment Supersymmetry search documents
• "Particle wobble shakes up supersymmetry", Cosmos magazine, September 2006
• LHC results put supersymmetry theory 'on the spot' BBC news 27/8/2011
• SUSY running out of hiding places BBC news 12/11/2012
• "Supersymmetry in optics?". skullsinthestars.com. Skulls in the Stars. August 22, 2013. Diakses tanggal August 23, 2016. blog