supersymmetristä

Supersymmetria (SUSY) on perusfysiikan teoria, jonka mukaan bosonit ja fermionit muodostavat toistensa superpartnerit. Jokaisella fermionilla on bosoninen superpartneri ja jokaisella bosonilla fermioninen superpartneri; näiden hiukkasten spinit eroavat toisistaan yhdellä aritmeettisella askeleella, 1/2. Koska supersymmetriaa ei ole havaittu suoraan, sen vaikutukset ovat piilossa ja superpartnerit oletetaan massiivisemmiksi kuin Standard Modelin hiukkaset. Teoriaa on sovellettu laajasti Standard Modelin laajennuksiin, ja yksi tunnetuimmista on Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM).

Historiallisesti supersymmetria kehitettiin 1970-luvulla: varhaisia töitä olivat Golfand ja Likhtman sekä myöhemmin Wess ja Zumino, jotka rakensivat ensimmäisen nelidimensioisen supersymmetrisen teorian. Tämän jälkeen SUSYyn perustuvia malleja on kehitetty monia; MSSM sisältää muun muassa kaksi Higgs-kenttää ja superpartnerit Standard Modelin hiukkasille.

Käytännössä MSSM:n piirteisiin kuuluu useita superpartnereita, kuten squarkit, sleptonit, gluino sekä neutralino ja chargino. R-parity -käsitteellä voidaan ohjata hiukkasten säilyvyyttä: jos R-parity säilyy, suurin osa LSP-hiukkasista on vakaita ja niitä pidetään pimeän aineen kandidaatteina.

Kokeellinen tilanne: LHC:n ATLAS- ja CMS-eksperimentit etsivät supersymmetriaa, mutta toistaiseksi todisteita ei ole löytynyt. Massarajat riippuvat suuresti mallin parametreista, ja uusien hiukkasten massat ovat tyypillisesti useista sadoista GeV:stä useaan TeV:iin.

Merkitys: SUSY tarjoaa mahdollisuuksia ratkaista hierarkiaongelman, parantaa teoreettista yhtenäisyyttä hiukkasfysiikassa sekä tarjota pimeän aineen kandidaatin. Tutkimus jatkuu sekä teoreettisella että kokeellisella tasolla.