Certo, o modelo padrão é bom, mas os físicos não se contentam em deixar por isso mesmo. Aqui, Leon Lederman (ele do Prêmio Nobel de Física de 1986) discursa na Cúpula Mundial de Física Além do Modelo Padrão em 2006. Rodrigo Buendia / AFP / Getty Images Mais rápido do que uma bala em alta velocidade! Mais poderosa do que uma locomotiva! Capaz de saltar edifícios altos com um único salto! Por que, é supersimetria, é claro. (SUSY, se você preferir o mais bonito, personalidade incógnita.) De todos os super-heróis que temos no universo, a supersimetria pode ser aquela que nos salvará da aniquilação total. Não porque combata os bandidos ou engana os vilões, mas porque pode explicar como o mais ínfimo, a maioria das partes elementares do cosmos funcionam. Desbloqueie o universo, e quem sabe do que podemos nos defender.
Quem é nosso herói inteligente? Nossa heroína musculosa? Nós vamos, é mais o tímido Peter Parker do que o elegante Homem-Aranha. Na verdade, é um princípio - concebido para preencher as lacunas de outra estrutura - que os físicos estão começando a temer que não seja tão forte quanto parece. A supersimetria pode finalmente ter encontrado seu par, e o Grande Colisor de Hádrons é a arena onde ele pode dar seu último suspiro.
Primeiro, um passo para trás. O Modelo Padrão é o que os físicos hoje usam para entender os rudimentos do universo. Ele define as partículas fundamentais, bem como as quatro forças que interagem com as partículas para manter o universo funcionando. Essas partículas incluem quarks e leptons:você pode estar familiarizado com prótons e nêutrons da família dos quarks, e elétrons e neutrinos como léptons. As forças são fortes, fraco, eletromagnética e gravitacional.
O Modelo Padrão também diz que cada uma dessas forças tem uma partícula (ou bóson) correspondente. Ao trocar bósons uns com os outros, a matéria pode transferir energia entre si [fonte:CERN]. E aqui está algo realmente conveniente:cada partícula no modelo padrão foi encontrada, incluindo - não muito tempo atrás - o bóson de Higgs. O Higgs constitui um campo de Higgs maior, que transfere massa para partículas.
Ora aqui está uma coisa estranha. Se o modelo padrão estiver correto, isso significa que o campo de Higgs dá às partículas subatômicas sua massa. Mas não diz o que são as massas, nem explica por que o bóson de Higgs seria leve - deveria ser realmente, muito pesado se as outras partículas do Modelo Padrão estiverem interagindo com ele da maneira prevista.
É aqui que entra a supersimetria. Como o pessoal do Fermilab nos lembra, supersimetria é um princípio, não uma teoria, então isso significa que existem muitas teorias supersimétricas que diferem em vários pontos. Todos eles, no entanto, apresentam equações supersimétricas que tratam matéria e forças de maneira idêntica [fonte:Fermilab]. Sim, matéria e força podem ser trocadas.
Como pode ser esse ato de equilíbrio? A supersimetria diz que cada partícula descrita no modelo padrão tem um superparceiro com uma massa diferente. Portanto, cada partícula de matéria conhecida (ou fermion ) tem uma partícula de força (ou bóson ) e vice versa. Um elétron é um exemplo de um férmion, enquanto um fóton é um exemplo de bóson. Uma das propriedades mais úteis dos superparceiros seria que eles realmente cancelariam o realmente, massa realmente grande que o modelo padrão prevê que o Higgs teria. O que parece ótimo, porque hey - encontramos o Higgs, e não era tão grande. A supersimetria está viva! Viva la supersimetria!
Uh, mas você pode querer esperar por isso porque aqui está um grande problema com a supersimetria e os superparceiros:não os vimos. Embora seja ótimo encontrar o Higgs nas previsões da supersimetria de massa, deveríamos ver todas essas partículas de superparceiros, também. E depois de rodar o Grande Colisor de Hádrons por anos, nós não temos.
Sim, sim, é um pouco difícil justificar o apego à supersimetria. Estamos assumindo que todos esses superparceiros existem porque o Modelo Padrão faria mais sentido se existissem. Parece ciência ruim, direito?
Nós vamos, não tão rápido. A supersimetria responderia mais do que apenas a pergunta de Higgs, e ser capaz de resolver vários problemas com uma solução é atraente para os cientistas [fonte:Fermilab]. Por exemplo, os físicos não entendiam por que as galáxias giram tão rápido quanto o fazem, dada sua massa significativa, então eles postularam um novo assunto - matéria escura - para resolver o problema. Então eles encontraram um problema maior:se a matéria escura existe, de que diabos isso é feito? Nós nunca tínhamos visto isso, então não poderíamos dizer o que compõe a coisa misteriosa. A supersimetria resolve esse problema, porque a partícula supersimétrica mais leve caberia totalmente na conta de matéria escura.
Outra vantagem que a supersimetria proporcionaria? Que as três forças que entendemos em uma escala subatômica (forte, fraco e eletromagnético) poderia ser entendido como parte de uma força unificadora. Embora o modelo padrão diga que as forças se tornam semelhantes em energias muito altas, a supersimetria prediz que as três forças se unem em uma única energia [fonte:Fermilab]. Agora, isso não é necessário para fazer "sentido, "mas - como dissemos - os físicos gostam de naturais, soluções elegantes. A supersimetria criaria exatamente o tipo de solução que os físicos desejam quando se trata da questão das forças unificadoras.
Ainda denovo, devemos ser lembrados de que tudo isso é em vão se não encontrarmos esses superparceiros. Se não conseguirmos encontrá-los, não temos nenhuma explicação para a massa do bóson de Higgs, a matéria escura ou a unificação de forças. Mas estamos chamando a hora da morte para a supersimetria antes de lhe darmos a chance de lutar.
Porque a esperança pode estar a caminho, na forma de uma explosão massiva de prótons. Isso mesmo, nossas esperanças ainda estão com o Grande Colisor de Hádrons, o acelerador de partículas responsável por encontrar evidências do bóson de Higgs em 2012. Embora encontrar o Higgs fosse sem dúvida um grande negócio para os defensores da supersimetria - e físicos em geral - o que eles realmente esperavam era encontrar um monte de partículas . Mais especificamente, um bando de superparceiros indescritíveis que nos levariam a entender que a supersimetria é realista.
Não é exagero dizer que encontrar apenas Higgs (e não quaisquer outros superparceiros) no LHC representou um pouco de crise no mundo da física. Afinal, para a massa de Higgs fazer sentido, os superparceiros deveriam ter sido encontrados mais ou menos no mesmo local [fonte:Wolchover]. O LHC está configurado para ligar novamente em 2015, colidir prótons com energias ainda mais altas para, com sorte, encontrar superparceiros em massas mais altas. Infelizmente, isso não resolve o problema:mesmo que encontrem superparceiros com grande massa, os efeitos muito convenientes da supersimetria - que cancelaria a massa superpesada do Higgs - não funcionariam tão bem [fonte:Wolchover]. Então nós, ainda denovo, ficar preso em uma rotina de supersimetria.
Mas, como as pessoas notaram, supersimetria é um princípio, não é uma teoria. Em alguns cenários supersimétricos, o Grande Colisor de Hádrons não poderia ter localizado os superparceiros, devido às limitações dos experimentos, e sua incapacidade de detectar partículas menos estáveis [fonte:Wolchover]. Então, embora a supersimetria provavelmente precise entrar arfando na sala rapidamente com uma boa desculpa para chegar tão tarde, ainda não é hora de fechar a porta.
Esses superparceiros do MIA estão realmente começando a assustar alguns físicos. Seria muito importante se nunca os víssemos, porque a física de partículas precisa desesperadamente de teorias testáveis. Sem superparceiros - ou pelo menos, nenhuma maneira de verificá-los em nosso universo - teríamos que encontrar alguma outra solução testável para alguns dos furos do modelo padrão.
