Kiekvienas, kuris studijavo pagrindinius mokslus, žino apie atomą: pagrindinį materijos elementą, kokį mes jį žinome. Visi mes kartu su savo planeta, Saulės sistema, žvaigždėmis ir galaktikomis, esame sudaryti iš atomų. Bet patys atomai yra sukurti iš daug mažesnių vienetų, vadinamų „subatominėmis dalelėmis“ - elektronų, protonų ir neutronų. Šių ir kitų subatominių dalelių tyrimas vadinamas "dalelių fizika" šių dalelių, kurios sudaro materiją ir radiaciją, pobūdžio ir sąveikos tyrimas.
Viena iš naujausių dalelių fizikos tyrimų temų yra „supersimetrija“, kuri, kaip ir stygos teorija, vietoj dalelių naudoja vienmačių stygų modelius, kad padėtų paaiškinti tam tikrus reiškinius, kurie vis dar nėra gerai suprantami. Teorija sako, kad visatos pradžioje, kai buvo formuojamos pradinės dalelės, tuo pačiu metu buvo sukurtas lygus skaičius vadinamųjų „superdalelių“ arba „superparterių“. Nors ši idėja dar neįrodyta, fizikai naudojasi tokiais instrumentais kaip „Large Hadron Collider“ ieškoti šių superdalelių. Jei jie egzistuotų, tai būtų bent dvigubai didesnis nei žinomų dalelių skaičius kosmose. Norėdami suprasti supersimetriją, geriau pradėti nuo dalelių, kurios yra
yra žinomi ir suprantami visatoje.Subatominių dalelių padalijimas
Subatominės dalelės nėra mažiausi materijos vienetai. Jie sudaryti iš dar plonesnių padalijimų, vadinamų elementariosiomis dalelėmis, kurias patys fizikai laiko kvantinių laukų sužadinimu. Fizikoje laukai yra regionai, kuriuose kiekvieną sritį ar tašką veikia tokia jėga kaip gravitacija ar elektromagnetizmas. „Kvantas“ reiškia mažiausią bet kurio fizinio subjekto, dalyvaujančio sąveikoje su kitais subjektais arba paveiktą jėgų, kiekį. Atomo elektrono energija yra kvantuojama. Šviesos dalelė, vadinama fotonu, yra vienas šviesos kvantas. Laukas kvantinė mechanika arba kvantinė fizika yra šių vienetų tyrimas ir kaip fiziniai įstatymai juos veikia. Arba pagalvokite apie labai mažų laukų ir diskrečiųjų vienetų tyrimą ir apie tai, kaip juos veikia fizinės jėgos.
Dalelės ir teorijos
Visos žinomos dalelės, įskaitant subatomines daleles, ir jų sąveika yra aprašytos teorija, vadinama standartiniu modeliu. Jis turi 61 elementariąsias daleles, kurios gali sujungti ir sudaryti sudėtines daleles. Tai dar nėra išsamus gamtos aprašymas, tačiau jo pakanka, kad dalelių fizikai galėtų išbandyti ir suprasti kai kurias pagrindines taisykles, kaip susidaro materija, ypač ankstyvoje pradžioje visata.
Standartinis modelis apibūdina tris iš keturių pagrindinių jėgų visatoje: elektromagnetinė jėga (kuriame nagrinėjama elektra įkrautų dalelių sąveika), silpna jėga (kuriame nagrinėjama subatominių dalelių sąveika, dėl kurios susidaro radioaktyvus skilimas), ir stipri jėga (kuris daleles kartu laiko mažais atstumais). Tai nepaaiškina gravitacinė jėga. Kaip minėta aukščiau, jis taip pat apibūdina 61 iki šiol žinomą dalelę.
Dalelės, jėgos ir supersimetrija
Mažiausių dalelių ir joms įtakos turinčių bei jas valdančių jėgų tyrimas fizikus privedė prie supersimetrijos idėjos. Jis teigia, kad visos visatos dalelės yra suskirstytos į dvi grupes: bozonai (kurie yra perklasifikuojami į gabaritinius bozonus ir vieną skaliarinį bozoną) ir fermionai (kurie gali būti klasifikuojami kaip kvarkai ir antikvarai, leptonai ir antileptonai bei įvairios jų kartos). Hadronai yra kelių kvarkų kompozicijos. Supersimetrijos teorija teigia, kad yra ryšys tarp visų šių dalelių tipų ir potipių. Taigi, pavyzdžiui, supersimetrija sako, kad fermionas turi egzistuoti kiekvienam bozonui arba, kiekvienam elektronui, reiškia, kad yra superparteris, vadinamas „selektronu“, ir atvirkščiai. Šie superpartneriai tam tikru būdu yra sujungti vienas su kitu.
Supersimetrija yra elegantiška teorija ir, jei ji bus įrodyta, kad ji teisinga, ji nueitų ilgą kelią link pagalbos fizikai išsamiai paaiškina standartinio modelio materijas ir pateikia gravitaciją į sulankstyti. Tačiau iki šiol eksperimentuose su Didelis hadronų susidūrėjas. Tai nereiškia, kad jų nėra, tačiau jie dar nebuvo aptikti. Tai taip pat gali padėti dalelių fizikams nustatyti pagrindinės subatominės dalelės masę: Higso bozoną (tai yra kažkas, vadinamas Higgso lauku). Tai dalelė, suteikianti materijai savo masę, todėl svarbu ją gerai suprasti.
Kodėl svarbi supersimetrija?
Supersimetrijos sąvoka, nors ir labai sudėtinga, yra jos esmė, būdas gilintis į pagrindines visatą sudarančias daleles. Dalelių fizikai mano, kad subatominiame pasaulyje jie rado pačius pagrindinius materijos vienetus, tačiau jiems dar nėra labai sunku suprasti. Taigi bus tęsiami subatominių dalelių ir galimų jų superparterių prigimties tyrimai.
Supersimetrija taip pat gali padėti fizikams įsijungti tamsiosios materijos prigimtis. Tai (iki šiol) nematyta materijos forma, kurią netiesiogiai galima aptikti pagal jos gravitacinį poveikį įprastai materijai. Gerai paaiškėtų, kad tos pačios dalelės, kurių ieškoma atliekant supersimetrijos tyrimus, galėtų parodyti tamsiosios medžiagos prigimtį.